En 2003, se lanzó un nuevo disco de estudio: Absolution. Producido por Rich Costey, el disco demostró una continuación de la experimentación deOrigin of Symmetry, mientras mantenía el sentido de la banda como un trío.

Muse continuó mezclando influencias clásicas y su estilo pesado, especialmente en canciones como Butterflies and Hurricanes. La banda ha hecho referencias a un tema general en el disco: el fin del mundo y las reacciones a esta situación. Las letras son en su mayoría políticas, influenciadas principalmente por la entrada de Inglaterra en la Guerra de Irak.

Finalmente recibiendo el apoyo total de la crítica en el Reino Unido, y junto a la discográfica Warner, Muse llevó a cabo su primera gira internacional en estadios, actuando en Australia, Nueva Zelanda, Canadá y Francia. Mientras tanto, se extrajeron cinco sencillos de Absolution.

La banda tocó en el Festival de Glastonbury en junio de 2004. Bellamy finalizó el concierto describiéndolo como "el mejor de sus vidas", pero poco después del mismo, el padre del baterista Dominic Howard, quien asistía al festival, falleció de un ataque cardíaco. A pesar de ello, Howard demostró su profesionalidad al seguir el calendario estipulado para la gira.

Muse continuó con una gira enormemente exitosa, principalmente por los Estados Unidos, hasta mediados de 2005. El 2 de julio de ese año, Muse participó del concierto Live 8, en su edición parisina. A finales de ese año, el 12 de diciembre se editó un nuevo DVD: Absolution Tour, que contenía casi la totalidad del concierto en Glastonbury, además de cuatro canciones más de distintos conciertos de la gira.