Sin embargo, tras fracasar con los Mint Chiks comenzó a llevar a cabo sus composiciones experimentales y psicidélicas en el sótano de su casa, lo que llamó la atención de Fat Possum Records con el fin de que retomara su carrera musical ahora bajo el nombre de Unknown Mortal Orchestra.
Es así como en 2011 lanzó su disco de homónimo de debut, que le valió ganarse la atención de público y crítica para fichar por Jagjaguwar con el fin de publicar su segundo disco II (2013) --una pequeña obra maestra-- con el que Nielson se rodeó ya de una banda y ha estado de gira hasta este 2014.
Precisamente es ahí, en su directo, donde la canciones de II ganan mucho más en fuerza, psicodelía y experimentación, sobre todo en canciones como 'From the Sun'. Pero hay otras que siendo igual de grandes en este último trabajo adquieren una gran fuerza en directo como 'Faded in the Morning' o 'Swin and Sleep (Like a Shark)'.