Burton selanjutnya menggarap drama fantasi, Big Fish (2003) yang diadaptasi lepas dari novel berjudul sama karya Daniel Wallace. Film unik ini bertutur tentang seorang ayah yang berkisah tentang masa lalunya pada anaknya. Sang anak tidak mempercayai kisah ayahnya dan menganggap hanya imajinasi belaka. Sentuhan artistik Burton masih terasa sekalipun tidak menggunakan latar “gelap” seperti film sang sineas lazimnya. Sekalipun tidak sesukses film-film Burton sebelumnya namun secara kritik film ini sukses dengan meraih empat nominasi Golden Globe termasuk film terbaik.
Burton kembali berkolaborasi dengan sohibnya, Johnny Depp dalam film fantasi anak-anak Charlie and the Chocolate Factory (2005). Naskahnya diadaptasi lepas dari buku berjudul sama karya Roald Dahl. Kembali sentuhan set ekspresionistik serta warna-warna cerah sangat kental dalam filmnya tidak suram seperti filmnya kebanyakan. Elfman juga memberikan lagu serta ilustrasi musik “riang” yang pas dengan cerita filmnya. Untuk memproduksi film ini WB berani mengeluarkan bujet sebesar $150 juta dan hasilnya ternyata sangat memuaskan. Film ini meraih kurang lebih $475 juta di seluruh dunia menjadikan film ini adalah garapan Burton yang paling sukses.
Di tahun yang sama Burton juga merilis Corps Bride (2005) yang merupakan film animasi panjang stop motion pertama yang digarapnya. Kembali Burton memakai Depp kali ini untuk mengisi suara tokoh utamanya. Film ini berkisah tentang seorang pemuda yang secara tidak sengaja menikahi wanita yang telah mati. Setelah sekian lama Burton akhirnya kembali ke gaya aslinya yakni menggunakan tema “gelap” dengan sentuhan set ekspresionis yang suram. Film berbujet $40 juta ini mampu menghasilkan $117 juta di seluruh dunia dan sukses mendapatkan nominasi Oscar untuk film animasi terbaik.
Kembali bersama Depp, Burton menggarap thriller-musikal berdarah, Sweeney Todd: The Demon barber of Fleet Street (2007). Film diadaptasi dari pertunjukan musikal berjudul sama karya Stephen Sondheim. Dengan gaya Burton yang khas, set suram berkabut kota London mendominasi filmnya. Penampilan Depp sebagai Benjamim Barker banyak dipuji pengamat termasuk ilustrasi musik dan lagu arahan Sondheim sendiri. Selain sukses komersil film ini juga sukses meraih piala Golden Globe untuk film (musikal/komedi) serta aktor utama (Depp). Film ini juga meraih Oscar untuk penata artistik terbaik serta dua nominasi untuk aktor utama serta kostum terbaik.
Tahun 2009, bersama sineas Rusia, Timur Bekmambetov, Burton memproduseri film animasi non stop-motion pertamanya, 9 (2009) yang filmnya digarap Shane Acker. Filmnya merupakan versi panjang film pendek karya Acker sendiri. Elfman juga terlibat dalam filmnya untuk menggarap musik temanya. Awal tahun ini kembali berkolaborasi bersama Depp dan Elfman, Burton menggarap film fantasi Alice in the Wonderland (2010) yang kisahnya merupakan cerita “lanjutan” dari novel populer berjudul sama. Dalam film berbujet $150 juta ini kembali sentuhan artistik Burton tampak begitu kental. Proyek selanjutnya dijadwalkan Burton akan me-remake kembali film pendeknya Frakenweenie serta bersama Depp menggarap adaptasi serial televisi, Dark Shadows.
