Стремительный прогресс и чемпионский пояс NAAFS не могли не привлечь внимание скаутов промоушена UFC. Уже в 2011-м году состоялся дебют Миочича на турнире данной организации в Хьюстоне, где ему противостоял Джоуи Бельтран. У Стипе не получилось вырубить противника до окончания боя, как он это делал прежде, но все-таки победил единогласным решением судей.  

В следующей схватке, которая прошла зимой 2012-го года, Миочич отправил в нокаут соперника после 43 секунд с начала поединка. Затем последовала победа над еще одним оппонентом, а осенью того же года спортсмен впервые подрался за пределами США.

На турнире UFC в английском городе Ноттингем, Стипе неожиданно уступил техническим нокаутом голландцу Стефану Стрюве. Но это обидное поражение не сломило Миочича и в последующих трех боях у него получилось выиграть. Правда, в 2014-м году Стипе потерпел второе поражение в карьере, на сей раз, проиграв бразильцу Жуниору Дос Сантосу.  

Виктории над Марком Хантом и Андреем Орловским позволили бойцу поучаствовать в титульном бою с Фабрисио Вердумом, который состоялся в Бразилии. К разочарованию местных фанатов, Миочич нокаутировал Вердума уже в 1-м раунде и впервые заполучил пояс UFC в тяжелом весе.

После этого Стипе Миочич одолел Алистара Оверима, взял реванш у Жуниора дос Сантоса, а также защитил чемпионский титул в поединке с Франсисом Нганну. В схватке с Нганну Миочича считали аутсайдером, но ему удалось воспользоваться недостатками противника и одержать вверх.