Shane Carwin został pokonany przez Juniora dos Santosa przez jednogłośną decyzję
Od 2008 roku walczy w organizacji UFC. W listopadzie 2009 roku, dzięki wygraniu trzech kolejnych walk przez nokaut, miał zmierzyć się o pas UFC w wadze ciężkiej z dotychczasowym mistrzem Brockiem Lesnarem. Walkę przełożono na lipiec 2010 roku z powodu przedłużającej się choroby Lesnara. 27 marca 2010 roku (UFC 111) Carwin zdobył tymczasowe mistrzostwo UFC w wadze ciężkiej, nokautując byłego mistrza Franka Mira. 3 lipca 2010 roku (UFC 116) przegrał pierwszą walkę w karierze, gdy poddał się Lesnarowi na skutek duszenia w pojedynku o unifikację tytułu.
11 czerwca 2011 roku, po niemal rocznej przerwie spowodowanej operacją uszkodzonych nerwów kręgów szyjnych, powrócił do rywalizacji, gdy podczas UFC 131 zmierzył się z Juniorem dos Santosem. Stawką walki było prawo zmierzenia się z mistrzem UFC, Cainem Velasquezem. Carwin przegrał przez jednogłośną decyzję, ulegając Brazylijczykowi we wszystkich trzech rundach (w pierwszej doznał złamania nosa)[4].
