En el 2008, Chester Bennington, cantante de la banda, anunció en una entrevista de MTV que el cuarto álbum de estudio será un "álbum conceptual", gracias a las ideas que aportó un amigo suyo. Este álbum comenzó a grabarse en el mes de diciembre de 2008. Según las palabras de Mike Shinoda en entrevistas se ha dicho que este álbum contendrá mucho más rap que Minutes to Midnight. Chester Bennington también ha declarado en entrevistas que éste último disco será entre una mezcla de Hybrid Theory y Minutes to Midnight, con una mezcla de metal, hip hop, y rock alternativo; oscuro y posapocalíptico.
Esto fue lo que dijo Chester Bennington acerca del álbum: "Pasó mucho tiempo desde Meteora (2003) hasta Minutes to Midnight (2007), lo cual fue mucho para nuestros fans y no queremos que vuelva a suceder; queremos aprovechar la inspiración que traemos desde Minutes to Midnight. Así que en cuanto terminen la gira se pondrán manos a la obra".
En mayo de 2009, la banda lanzó un nuevo sencillo, esta vez para el soundtrack de Transformers: Revenge of the Fallen como ya lo hiciera en su predecesora;.11 La canción fue titulada New Divide e incluye un nuevo sonido en la banda, más electrónico, mostrando una faceta un tanto más comercial comparada con sus anteriores trabajos.
El 7 de julio de 2009, Chester Bennington confirmó que el productor de Minutes to Midnight, Rick Rubin, regresaría como productor en el nuevo álbum.12 Coincidiendo con el Festival MTV Ululame, MTV aprovechó para entrevistar a Chester. Habló sobre el nuevo disco de Linkin Park y dijo que seguramente estaría en el mercado para junio de 2010.13
El 19 de enero de 2010 salió a la luz "Not Alone", nuevo tema que forma parte del álbum Download to Donate to Haiti en colaboración con otros artistas como Dave Matthews Band, Peter Gabriel, Alanis Morissette, Slash, The All-American Rejects, Hoobastank, Kenna, Enrique Iglesias y Lupe Fiasco producido por la la organización Music For Relief [1] (creada por la banda para la lucha contra los desastres naturales en 2005) y que donó todo el dinero recaudado a las víctimas del Terremoto de Haití de 2010.14 15
Chester Bennington volvió a hablar de cómo sería el género predominante en el nuevo álbum, y dijo que: "Yo mismo prometo que el nuevo disco de LP es una gran locura. Complejo. Heavy sin metal. Hip hop fuerte. Una mezcla de Hybrid Theory y Minutes to Midnight. Melódico."
El 27 de marzo, salió a la luz un tráiler de un videojuego que la banda planeaba sacar para iPod touch y iPhone bajo el título de Linkin Park: 8 Bit Rebellion, en el cual quien completara el juego conseguría inmediatamente una nueva canción llamada "Blackbirds", una demo que incluía líneas de Mike Shinoda y Chester Bennington, con un estilo muy parecido al de New Divide pero con apenas fuerza en las guitarras (sólo se oyen varios acordes en la canción, nada de riffs), y con la vuelta al rap de Mike Shinoda. Este videojuego salió al mercado el 26 de abril, debutando en iTunes como el #3 el la categoría de juegos de acción más vendidos.
Tras varios meses sin tener noticias del grupo en el estudio, en junio, Mike Shinoda comenzó a hablar. En la página web del grupo fueron actualizando una serie de acertijos, en los cuales revelaba algo sobre el nuevo álbum de la banda. Tras varias semanas manteniendo en jaque a los fans, Mike Shinoda reveló el nombre del primer single de su nuevo álbum; "The Catalyst", que, según la página de la banda, verá la luz el próximo 2 de agosto de 2010. Y además de esto, también Mike confirmó que el nombre del álbum sería A Thousand Suns. Ambas respuestas, tanto el nombre del primer single como del álbum, fueron sacadas de los acertijos que el propio Shinoda publicaba en la web de la banda. A Thousand Suns se ha anunciado que saldrá el 14 de septiembre en E.U.A, en la misma página oficial de la banda.
El 9 de julio en el My Space de la banda, Mike estaría realizando una especie de concurso que da la oportunidad a los fans de ser parte del nuevo álbum, el cual consiste en darle a los fans que visiten la página un estracto de la canción "The Catalyst", y estos estarán a cargo de editar o reemezclar la canción y así añadirle material totalmente nuevo a esta. El ganador está invitado al estudio de la banda a tocar en una de las canciones del nuevo disco, según Mike: "Estamos abiertos a algo bueno". Aparte de las novedades en el nuevo álbum de estudio de la banda, Mike Shinoda advirtió a los fans que estuvieran alerta a la web oficial del grupo, ya que irían añadiendo fechas para su tour mundial, que por primera vez en la historia del grupo incluíria países sudamericanos, como son Brasil, Chile y Argentina. El primer sencillo "The Catalyst" se estrenó mundialmente el 2 de agosto de 2010 en BBC Radio.
El 19 de agosto se anunció que días antes del comienzo de la gira habrían dos presentaciones previas: "A THOUSAND SUNS: THE DEBUT LISTENING EVENT AND LASER EXHIBITION", en Los Ángeles, California el 7 de septiembre y LINKIN PARK ÁLBUM RELEASE CONCERT el día del estreno del álbum (14 de septiembre) en Nueva York.16 El 31 de agosto se confirmó que la banda asistiría a los "VMA" que éste año fueron en la ciudad de Los Ángeles, California, haciendo su primera aparición en TV para promocionar el nuevo disco y el sencillo "The Catalyst".
El 2 de septiembre de 2010, en forma especial (tras la compra del albúm desde la web de la banda, la canción es enviada al correo electrónico del comprador) se liberó una canción más del disco, siendo así el turno de "Wretches and Kings". El martes 7 de septiembre se filtra en la red de internet el nuevo albúm, faltando días para su lanzamiento.
El álbum debutó en el primer lugar en Estados Unidos y en 15 países alrededor del mundo en su primera semana de venta.
En 2010 iniciaron su tour de presentación A Thousand Suns Tour, que actualmente los lleva por todo el mundo incluyendo Europa, Asia, Oceanía, Norteamérica, y por primera vez en sus 10 años de carrera, a Sudamérica, donde visitaron Argentina y Chile el 7 y 9 de octubre respectivamente. También estuvieron el 11 de octubre en Brasil, donde tocaron por única vez en 2004, durante la gira de Meteora.
El 8 de octubre se estreno el vídeo de Waiting For The End siendo este el segundo single del disco, además el vídeo fue dirigido por Joe Hahn.
El 7 de Noviembre, realizaron un concierto gratuito en la Puerta de Alcalá de Madrid, por motivo de los MTV EMA 2010, en los cuales estaban nominados al "Mejor directo" y "Mejor artista rock". Resultaron ganadores del "Mejor directo".
A mediados de enero del 2011, en una entrevista, Chester afirmó que lanzarán un nuevo video, denominado: Burning in the Skies este vídeo musical se estreno en MTV el 21 de marzo de 2011 y fue dirigido por Joe Hahn.
Una vez mas haran un soundtrack para Transformers,Iridescent,el vídeo musical fue estrenado el 03 de junio de 2011 en la página web de mtv y poco más tarde en youtube, siendo este a su vez el cuarto sencillo del album A Thousand Suns.
