My World 2.0 dan My World Acoustic

"Baby", single utama dari album keduanya yang muncul, yang mana dinyanyikan berduet dengan rapper Ludacris, dirilis pada bulan Januari 2010 dan menjadi single hit terbesarnya sejauh ini, mendapat chart ranting lima di US, dan mencapai sepuluh besar di tujuh Negara lainnya. Single digital keduanya, "Never Let You Go", dan "U Smile" merupakan hit tigapuluh besar pada US Hot 100, dan duapuluh besar di Kanada. According to review aggregator Metacritic, the album has received "generally favorable reviews". Itu muncul yang pertama di US Billboard 200, membuat Bieber, artis penyanyi solo termuda untuk mencapai chart teratas sejak Stevie Wonder in 1963. Album My World 2.0 juga muncul pada nomer satu di Canadian Albums Chart, Irish Albums Chart, dan Australian Albums Chart, dan The New Zealand Albums Chart dan mencapai sepuluh besar di limabelas negara lainnya. Untuk mempromosikan albumnya, Bieber mucul menghadap beberapa orang atau langsung di program termasuk The View, The 2010 Kids Choice Awards, Nightline, The Late Show with David Letterman, The Dome dan 106 and Park. Pada April 2010, Bieber merupakan tamu dari konser musical Saturday Night Live. Pada 4 Juli 2010, Bieber tampil di Macy's Fourth of July Fireworks Spectacular di New York City. Single kedua dari album My World 2.0, "Somebody to Love", dirilis pada April 2010, dan versi lainnya atau remix dinyanyikan dengan mentor Bieber yaitu Usher. Pada Juni 2010, single itu mencapai nomer 15 di Billboard Hot 100.

Pada 23 Juni 2010, Bieber akan pergi mengadakan turnya, dimulai di Hartford, Connecticut, untuk mempromosikan My World dan My World 2.0. Pada Juli 2010, adalah pemberitahuan bahwa Bieber adalah pencari terbanyak untuk selebritis melalui mesin pencari seperti Google di Internet. Bahwa sama dengan musik videonya, "Baby", mengungguli musik video Lady Gaga, "Bad Romance" untuk menjadi penonton terbanyak yang pernah dilihat di YouTube. Pada September 2010, itu merupakan pemberitahuan bahwa Bieber menghitung 3% dari seluruh lalu lintas di Twitter, mempersetujui dari situs social-networking .

Bieber memulai rekaman untuk album keduanya pada Juli 2010 di New York City. Pada hal ini, karena dari puberty, suaranya lebih mendalam dari pada ketika dia reakaman pada album pertamanya. Penyanyi atau penulis lagu British yaitu Taio Cruz mengonfirmasi di bulan Juli 2010 bahwa dia sedang menulis lagu untuk album Bieber selanjutnya. Hip hop producer Dr. Dre memproduseri dua lagu dengan Bieber pada Juli 2010 tetapi lagu ini belum diketahui jika mereka dibuat untuk album yang mana yang untuk dirilis pada 2011. Bieber tampil menyanyikan "U Smile", "Baby," dan "Somebody to Love" di 2010 MTV Video Music Awards pada 12 September 2010.

Bieber mengumumkan pada Oktober bahwa dia akan merilis album akustik yaitu My Worlds Acoustic. Itu dirilis pada Black Friday di United States dan keistimewaan versi akustik dari album di lagu pada album sebelumnya, dan dia juga merilis single pada album ini dan juga lagu baru yaitu "Pray"