Die erste Singleauskopplung Heaven erschien im Februar 2013 und erreichte in der ersten Woche Platz 2 der deutschen Singlecharts.
Erstmals veröffentlicht wurde dieser am 4. Januar 2013 in einer amerikanischen Radioshow.
Im Jahr 2013 erschien das Album Random Access Memories . Die Vorabsingle Get Lucky wurde zusammen mit Pharrell Williams und Nile Rodgers aufgenommen.
und schaffte es im Herbst 2013 sogar auf Platz 1.
2013 in der O2 World Berlin aufgezeichnet worden war
der auch auf dem im Frühjahr 2013 erschienenen Soundtrack von Dave Grohls Sound City Movie zu hören ist.
Am 28. Februar 2013 verkündete die Band über Twitter, dass der Name der ersten Single Up in the Air sei. Eine Kopie des Songs wurde zur NASA und SpaceX geschickt, um sie – passend zum Songtitel – ins Weltall zu senden. Am 1. März wurde sie mit einer Falcon 9…
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Bei den MTV Video Music Awards 2013 wurde ihr Kurzfilm zu Up in the Air als bestes Rock-Video ausgezeichnet.
Anfang Januar 2013 wurde zudem Jordan Fish als neues Bandmitglied vorgestellt, welcher zuvor bei den Aufnahmen zum neuen Album mitgeholfen hatte.
Mitte Januar 2013 gab die Band bekannt, dass Jona Weinhofen nicht mehr länger Mitglied der Band ist.