Efter deres sejr skrev Little Mix under med Syco Music og udgav deres debutsingle "Wings", som debuterede som nummer et på UK Singles Chart og blev certificeret platin. Deres debutalbum DNA, udgivet i november 2012, nåede også nummer et i Storbritannien og blev certificeret dobbelt platin. Albummet producerede yderligere to singler, "DNA" og "Change Your Life", som begge nåede top ti i Storbritannien.
I 2013 udgav Little Mix deres andet album, Salute. Albummet debuterede som nummer fire på UK Albums Chart og blev certificeret som guld. Det producerede fire singler, inklusive hovedsinglen "Move", som nåede nummer tre på UK Singles Chart. Året efter udgav gruppen deres tredje album, Get Weird. Albummet debuterede som nummer to på UK Albums Chart og blev certificeret platin. Det producerede fire succesrige singler, inklusive hovedsinglen "Black Magic", som nåede nummer et i Storbritannien.
I 2016 udgav Little Mix deres fjerde album, Glory Days. Albummet debuterede som nummer et på UK Albums Chart og blev certificeret dobbelt platin. Det producerede adskillige hitsingler, inklusive "Shout Out to My Ex", som nåede nummer et i Storbritannien. Albummet blev også nomineret til British Album of the Year ved 2017 Brit Awards.
I 2018 udgav Little Mix deres femte album, LM5. Albummet debuterede som nummer tre på UK Albums Chart og blev certificeret som guld. Det producerede flere hitsingler, herunder "Woman Like Me", som nåede nummer to i Storbritannien.
I 2020 udgav Little Mix deres sjette album, Confetti. Albummet debuterede som nummer to på UK Albums Chart og blev certificeret som sølv. Det producerede adskillige hitsingler, inklusive hovedsinglen "Break Up Song", som nåede nummer to i Storbritannien.
I december 2020 annoncerede Jesy Nelson sin afgang fra Little Mix med henvisning til mentale sundhedsmæssige årsager. De resterende tre medlemmer af gruppen fortsatte som en trio og udgav deres syvende album, Between Us, i 2021.
Gennem deres karriere har Little Mix solgt over 60 millioner plader verden over. De har vundet adskillige priser, herunder fire Brit Awards, to MTV Europe Music Awards og en American Music Award. I 2021 blev de opført som de 20. mest succesrige UK Singles Chart-kunstnere gennem tiderne, og i 2022 blev de den første pigegruppe til at have fem nummer et album på UK Albums Chart.