W tym samym roku Sheeran napisał utwór „Love Yourself” na czwarty album Justina Biebera. Początkowo Sheeran planował umieścić tę piosenkę na swoim trzecim albumie i dodał, że utwór prawdopodobnie trafiłby do kosza, gdyby Bieber go nie przejął. W sierpniu 2015 roku zaśpiewał wspólnie z Macklemore’em w utworze „Growing Up”. 26 września Sheeran wystąpił na festiwalu Global Citizen 2015 na Great Lawn w nowojorskim Central Parku – wydarzeniu organizowanym przez lidera zespołu Coldplay, Chrisa Martina, które promuje walkę ze skrajnym ubóstwem na świecie. Sheeran był główną gwiazdą festiwalu obok Beyoncé, Coldplay i Pearl Jam. Wydarzenie było transmitowane 27 września przez stację NBC w USA oraz 28 września przez BBC w Wielkiej Brytanii.
Pod koniec października został jednym z prowadzących 22. galę wręczenia Europejskiej Nagrody Muzycznej MTV odbywającej się w Mediolanie. Podczas ceremonii odebrał statuetki za wygraną w kategoriach: Najlepszy występ na żywo oraz Najlepsza prezentacja sceniczna. Sheeran wygrał również w kategorii Przełomowy artysta podczas Billboard Touring Awards 2015. Jego singiel „Thinking Out Loud” z albumu × przyniósł mu dwie nagrody Grammy podczas ceremonii w 2016 roku: za Piosenkę roku oraz Najlepszy popowy występ solowy.