28 grudnia 1982 odbyła się pierwsza próba Metalliki z Cliffem Burtonem. Po raz pierwszy wspólnie z Metallicą wystąpił 5 marca 1983 roku, wtedy też zaprezentował zgromadzonej publiczności skomponowany przez siebie utwór „Anesthesia (Pulling Teeth)”. Nieco ponad miesiąc później Mustaine’a zastąpił Kirk Hammett, a dzięki podpisaniu kontraktu z Jonnym Zazulą (przy wyborze nazwy Megaforce dla jego wytwórni bardzo pomógł Cliff Burton) Metallica otrzymała środki na nagranie pierwszego albumu. Owocem sesji do Kill ’Em All (również i ta nazwa została wymyślona przez Burtona) było dziesięć ukończonych utworów, wszystkie już wcześniej wykonywali na żywo.
W 1984 Metallica wydała kolejny album – Ride the Lightning, natomiast trzeci ukazał się na początku roku 1986. W komponowaniu utworów na wszystkich trzech albumach Burton brał aktywnie udział.
Tuż przed wydaniem Master of Puppets Burton wspólnie z Jamesem Hetfieldem, wokalistą Fredem Cottonem i gitarzystą Jackiem McDanielem stworzyli dla zabawy zespół o nazwie Spastik Children.