10 lutego 2024 podczas gali UFC Fight Night: Hermansson vs. Pyfe w debiucie dla największej organizacji MMA na świecie zmierzył się z . Podczas ważenia Ukrainiec nie wykonał limitu wagi średniej. Bryczek przegrał po trzyrundowym starciu werdyktem jednogłośnym. Pierwotnie na tym wydarzeniu miał zawalczyć z byłym mistrzem ACA w wadze półśredniej oraz średniej – Albiertem Durajewem, który wycofał się z walki.
W drugiej walce dla amerykańskiej organizacji miał zawalczyć z byłym mistrzem Cage Warriors w wadze średniej, . Polsko-angielskie starcie planowano na termin 27 lipca 2024 podczas gali UFC 304 w Manchesterze, jednak Bryczek w wyniku odniesionej kontuzji w trakcie przygotowań do walki wypadł z tego starcia.
Ostatecznie drugą walkę dla UFC stoczył 6 września 2025 na gali UFC Fight Night: Imavov vs. Borralho w Paryżu, gdzie zmierzył się z wieloletnim weteranem organizacji, . Bryczek w trzeciej rundzie znokautował Amerykanina.
W trzeciej walce dla UFC Bryczek zmierzył się z Camem Rowstonem podczas gali UFC Fight Night: Della Maddalena vs. Prates, która odbyła się 2 maja 2026 w Perth w Australii. Uległ rywalowi jednogłośnie na kartach punktowych.
26 września 2026 doszło do jego walki z Brazylijczykiem podczas gali UFC Fight Night: Rosas Jr. vs. Barcelos w Las Vegas.