Po ogłoszeniu wyników wraz z czterema innymi solowymi uczestnikami (Niallem Horanem, Liamem Payne’em, Louisem Tomlinsonem i Zaynem Malikiem) otrzymali propozycję utworzenia boysbandu. Przez wiele lat utrzymywano, iż to Cowell jest odpowiedzialny za skład zespołu, jednak w 2022 opublikowano nagranie, z którego wynika, że znaczące decyzje w tej sprawie podejmowała Nicole Scherzinger. Zespół otrzymał nazwę zaproponowaną przez Stylesa – One Direction. Boys band zadebiutował w programie wykonaniem piosenki Torn podczas ostatniej rundy przed odcinkami na żywo. Decyzją Cowella przeszli do głównej rywalizacji i rozpoczynając od wykonania utworu Viva la Vida zespołu Coldplay szybko zdobyli grono fanów docierając do finału programu. W finałowym głosowaniu widzów zajęli trzecie miejsce, ale ich popularność pozwoliła im na podpisanie kontraktu wartego 1 mln funtów z wytwórnią Syco Music i rozpoczęciem pracy nad pierwszym albumem pod okiem Cowella.
Pierwszy singiel zespołu, What Makes You Beautiful, ukazał się 11 września 2011 roku i zadebiutował na pierwszym miejscu listy przebojów w Wielkiej Brytanii.