2001年，为了能与与相互看对眼已久的美国通用汽车完成合资，五菱选择被上汽集团收购，成为其子公司。2002年11月，上汽占股50.1%，通用占股34%，五菱占股15.9%的上汽通用五菱汽车股份有限公司正式挂牌。
2004年9月，五菱扬光上市，成为公司历史上第一款高端微面车型。2008年，五菱荣光发布，开启了五菱的“大微客”时代。2009年11月，五菱之光上市，并在第二年取得全球94.3万辆的销量成绩，被《福布斯》誉为地球上最重要的一款车。
2010年4月，五菱历史上最具影响力的产品五菱宏光正式亮相。
由于价格便宜、空间巨大、皮实耐用、使用成本低等优点，五菱宏光在中国有着“神车”的称号，甚至被部分汽车发烧友拿来改装、漂移。
2011年，五菱宏光就实现年销量破20万，并将MPV市场销量冠军宝座牢牢占据，直至20余年后的当下。此后，该车销量一路飙升，并于2014年达成75万辆的中国市场单车型年销量纪录，月销量也一度超过8万辆。
在五菱品牌一路高歌的同时，该公司还于2010年推出定位稍高于五菱品牌的宝骏品牌。2014年下半年，宝骏旗下首款MPV车型730上市，并迅速爬上MPV市场销量第二，仅次于五菱宏光。
2015年，宝骏首款SUV车型560推出。并在第二年以32万辆的成绩位居SUV市场第三位，与第二名仅有5000辆的差距。
2017年，宝骏品牌实现了历史上唯一一次年销量过百万，整个上汽通用五菱也收获了215万辆的历史最高年销量成绩单。彼时，谁也不会想到，这就已经是五菱的巅峰。
之后，随着中国汽车市场增速放缓，市场对于电动化、智能化的追求提升，再加上五菱自身的一些产品缺陷被爆出，五菱销量连续三年出现下滑。
然而，就在2020年7月，五菱宏光MINIEV正式上市，将电动汽车的售价拉低至2.88万元，直接和低速电动车展开竞争。该车在上市后迅速爬升至中国新能源汽车销量榜首位，并帮助五菱在2021年扭转销量下行的颓势。