Od 2005 roku Busch był pełnoetatowym kierowcą Cup Series, jednak nadal uczestniczył w wielu wyścigach pozostałych dwóch serii NASCAR. W swoim pierwszym pełnym sezonie, w którym kierował Chevrolotem Monte Carlo z numerem 5, odniósł dwa zwycięstwa – w Fontanie oraz w Phoenix. W 2006 roku triumfował w wyścigu w New Hampshire. W międzyczasie uczestniczył w sezonie Xfinity, w którym przegapił jedynie jeden wyścig (z powodu kolizji z rozgrywanym w innym mieście wyścigiem Cup Series), zaś zdobył zwycięstwo w Charlotte. W 2007 roku triumfował w Cup Series w Bristol, zaś w dziewiętnastu wyścigach Xfinity na metę jako pierwszy dotarł czterokrotnie.
Joe Gibbs Racing thumb|Samochód Kyle’a Buscha, w którym w 2015 roku zdobył mistrzostwo Monster Energy NASCAR Cup Series W 2008 roku Busch opuścił Hendrick Motorsports i związał się z Joe Gibbs Racing, gdzie zasiadł za kierownicą Toyoty Camry o numerze 18. W swoim pierwszym sezonie z nowym zespołem utrzymywał wysoką formę, wygrywając w ośmiu wyścigach Cup (więcej zwycięstw w owym sezonie miał tylko Carl Edwards), dziesięciu wyścigach Xfinity i trzech wyścigach Truck Series. W 2009 roku odnotował cztery zwycięstwa w najwyższej serii, jednak jego największym sukcesem było zdobyte wówczas mistrzostwo NASCAR Xfinity Series, które wywalczył dzięki dziewięciu zwycięstwom w sezonie.