ब्लैक सब्बाथ प्रबंधक डॉन आर्डेन की बेटी शैरॉन आर्डेन, (बाद में शैरॉन ऑजबॉर्न के पूर्व गायक रॉनी जेम्स डियो को लेने का सुझाव रखा. आधिकारिक तौर पर डियो जून में शामिल हुआ और बैंड ने अपने अगले एलबम के लिए लेखन का काम शुरू किया। ऑजबॉर्न से एकदम से अलग खास तरह की गायन शैली वाले डियो के बैंड से जुड़ने से ब्लैक सब्बाथ की ध्वनि में परिवर्तन आया। "कुल मिलाकर वे पूरी तरह से एकदम अलग थे", इयोमी बताता है। "न केवल गायन में, बल्कि लहजे से भी. ओजी बहुत ही बड़ा शोमैन था, लेकिन डियो के आ जाने से लहजा बदल गया, आवाज भी बदल गयी और संगीत का दृष्टिकोण भी अलग हो गया; यहां ‍तक कि गायकी भी. डियो "पूरा" गीत गाएगा, जबकि ओजी "आयरन मैन" की तरह, गीत का अनुसरण करेगा। रॉनी आया और उसने हमें लेखन का एक दूसरा कोण दिया। 

ब्लैक सब्बाथ में डियो की मियाद के दौरान हेवी मेटल उपसंस्कृति की लोकप्रियता को बढ़ाने के लिए "मेटल हौर्न्स" भी लाया गया। दर्शकों का अभिनंदन करने के लिए, "बुरी नज़र" से बचाव के मूल रूप से एक अंधविश्वासी कदम को डियो ने अपनाया. तबसे, व्यापक रूप से प्रशंसकों और अन्य संगीतकारों द्वारा इस मुद्रा की नकल की जाने लगी.

गीजर बटलर ने अस्थायी रूप से सितंबर 1979 में बैंड छोड़ दिया और उसकी जगह क्वार्टज के ज्यॉफ निकोलस को पहले बास पर रखा गया। नई सदस्य मंडली ने नवंबर में क्राइटेरिया स्टूडियो में रिकॉर्डिंग का काम शुरू किया। जनवरी 1980 में बटलर की वापसी के बाद निकोलस को कीबोर्ड का जिम्मा सौंप दिया गया। 25 अप्रैल 1980 को जारी हुई मार्टिन बिर्च द्वारा निर्मित ""[[हैवेन एंड हेल]]"" को आलोचकों की प्रशंसा प्राप्त हुई. इसके जारी किये जाने के एक दशक से अधिक के बाद "ऑलम्युजिक" ने कहा कि एलबम " सब्बाथ के बेहतरीन रिकॉर्डों में से एक है, इससे बैंड का पुनर्जन्म हुआ लगता और यह फिर से पूरी तरह ऊर्जावान दिखता है।" "हैवेन एंड हेल" UK में 9वें नंबर पर और US में 28वें नंबर पर पहुंचा, "सबोटेज" के बाद चार्ट पर बैंड का यह सबसे ऊंचा एलबम रहा. एलबम US में एलबम की एक लाख प्रतियां बिकीं, और बैंड ने दुनिया की एक व्यापक सैर शुरू की, 17 अप्रैल 1980 को जर्मनी में डियो के साथ अपना पहला लाइव प्रदर्शन किया।

ब्लैक सब्बाथ ने 1980 में "ब्लैक एंड ब्लू" यात्रा में ब्लू ओएस्टर कल्ट के साथ पूरे अमेरिका का दौरा किया, यात्रा के दौरान न्यूयार्क के यूनियनडेल के नस्साऊ कोलिजियम में प्रदर्शित शो का फिल्मांकन भी किया गया, जिसे "ब्लैक एंड ब्लू" नाम से 1981 में जारी किया गया। 26 जुलाई 1980 को, बैंड की चीप ट्रिक और मौली हैचेट के साथ यात्रा में लॉस एंजिल्स का मेमोरियल कोलिजियम 75,000 प्रशंसकों से खचाखच भर गया। अगले दिन, बैंड 1980 के ग्रीन दिवस पर ऑकलैंड कोलिजियम में दिखाई दिया। जब वे यात्रा में थे, तब ब्लैक सब्बाथ के इंग्लैंड के एक पूर्व लेबल ने बैंड से बिना कोई सहयोग लिए ""[[लाइव एट लास्ट]]"" का अधिकारी बनकर सात साल पुराने एक प्रदर्शन का एक लाइव एलबम जारी कर दिया। एलबम ब्रिटिश चार्ट पर पांचवें स्थान पर जा पहुंचा और बतौर एक एकल के रूप में पैरानॉयड फिर से रिलीज हुआ, जो शीर्ष 20 पर पहुंचा।

18 अगस्त 1980 को, मिनीपोलिस, मिनेसोटा में एक शो के बाद, बिल वार्ड को ब्लैक सब्बाथ से निकाल दिया गया। "मैं बड़ी तेजी से डूबा जा रहा था", वार्ड ने बाद में कहा था। "मैं एक अविश्वसनीय शराबी था, मैं चौबीस घंटे नशे में रहता था। जब मैं मंच पर गया था, तब मंच उतना चकाचौंध से भरपूर नहीं था। ऐसा महसूस हो रहा था जैसे कि मैं अंदर ही अंदर मर रहा हूं. लाइव शो खाली-खाली लग रहा था, रॉन वहां से अपने काम के लिए जा चुका था और मैं बस गया ही था कि 'यह चला गया'. मैं रॉनी को पसंद करता हूं, लेकिन संगीत के मामले में वह एकदम से मेरे लिए नहीं था।" वार्ड की सेहत में गिरावट को देखते हुए वार्ड को सूचित किये बिना इयोमी ड्रमर विन्नी एप्पिस को ले आया। "उन्होंने मुझसे बात तक नहीं की, मुझे मेरी कुर्सी से हटा दिया गया और इस बारे में मुझे बताया भी नहीं. मुझे पता था कि दौरे को बचाने के लिए उन्हें एक ड्रमर लाना ही है, लेकिन मैं साल-दर-साल बैंड के साथ रहा, तबसे जब हम बच्चे थे। और फिर विन्नी बजाने लगा और यह 'एकदम बकवास' जैसा था? इससे बड़ा आघात लगा.

फरवरी 1981 में बैंड का "हैवेन एंड हेल" पर दुनिया की यात्रा पूरी हुई और अपने अगले एलबम पर काम शुरू करने के लिए वे स्टूडियो लौट आये. ब्लैक सब्बाथ के दूसरे स्टूडियो एलबम का निर्माण मार्टिन बिर्च ने किया और गायक के रूप में रॉनी जेम्स डियो को लिया गया, "मॉब रूल्स" नामक इस एलबम को अक्टूबर 1981 में जारी किया गया, प्रशंसकों ने जिसका स्वागत बड़ी गर्मजोशी से किया, लेकिन आलोचकों में वैसा उत्साह नहीं दिखा. "रोलिंग स्टोन" समीक्षक जे.डी. कोंसीडीन ने एलबम को एक सितारा देते हुए कहा, ""मॉब रूल्स" ने हमेशा की तरह बैंड को मंद बुद्धि और वातग्रस्त साबित किया है।" बैंड के पहले के ज्यादातर काम की तरह, समय ने संगीत प्रेस के विचारों को बेहतर बनाने में मदद की, इसकी रिलीज के एक दशक से अधिक के बाद, "ऑलम्युजिक के एडुआर्डो रिवाडाविया ने " मॉब रूल्स को ""एक शानदार रिकॉर्ड"" बताया.एलबम को स्वर्ण प्रामाणिकता मिली, और UK चार्ट पर यह शीर्ष 20 पर पहुंच गया। " इंग्लैंड के जॉन लेनन के पुराने घर में रिकॉर्ड की गयी, इस एलबम की शीर्षक पंक्ति "मॉब रूल्स", को भी 1981 की एनिमेटेड फिल्म" हेवी मेटल लिया किया गया, "हालांकि फिल्म संस्करण में वैकल्पिक टेक है और जो एलबम संस्करण के टेक से अलग है।"

अमेरिका के डल्लास, सैन एंटोनियो और सिएटल में "मॉब रूल्स" के विश्व यात्रा के दौरान 1980 की "लाइव एट लास्ट" की गुणवत्ता से नाखुश बैंड ने 1982 में "लाइव एविल" शीर्षक का अन्य लाइव एलबम रिकॉर्ड किया। एलबम मिश्रण प्रक्रिया के दौरान, इयोमी और बटलर का डियो के साथ झगड़ा हो गया। . इयोमी और बटलर ने डियो पर आरोप लगाया कि वह अपनी गायकी में तान देने के लिए रात को स्टूडियो में चुपके से अभ्यास किया करता है। इसके अतिरिक्त, डियो कलाकृति में अपनी तस्वीरों से संतुष्ट से नहीं था। "रॉनी चाहता था कि काम-धाम में उसकी बातों को अधिक महत्व दिया जाय." इयोमी ने कहा. "और गीजर उसके साथ परेशान हो जाया करता और इन्हीं सबके कारण सड़ांध पैदा हुई. "लाइव एविल" के समय सब अलग हो गये। रॉनी चाहता था कि उसकी बात अधिक सुनी जाय और उस समय जिस इंजीनियर का उपयोग हमलोग स्टूडियो में कर रहे थे उसे समझ में नहीं आता था कि वह क्या करे, क्योंकि रॉनी उससे एक बात कहता था और हम उससे कुछ और कह रहे होते थे। आखिरकार, हमने सिर्फ इतना कहा, 'बस बहुत हुआ, बैंड समाप्त हुआ'". "जब गायन की बात आती है तो मुझसे कोई नहीं कहता कि क्या करना है। कोई नहीं! क्योंकि वे मेरे जितने अच्छे नहीं हैं, तो मैं वही करता हूं जो करना चाहता हूं," बाद में डियो ने कहा था। "मैंने "लाइव एविल" सुनने से इनकार कर दिया, क्योंकि उसमें कई समस्याएं हैं। यदि आप क्रेडिट देखो तो गायन और ड्रम पक्ष सूची से गायब हैं। एलबम खोलें और देखें कि वहां टोनी की कितनी तस्वीरें हैं और मेरी तथा विन्नी की कितनी हैं".

नवंबर 1982 में रॉनी जेम्स डियो ने अपना बैंड शुरू करने के लिए ब्लैक सब्बाथ छोड़ दिया और ड्रमर विन्नी एप्पिस को भी अपने साथ ले गया। "लाइव एविल" जनवरी 1983 में जारी किया गया था, लेकिन पांच महीने पहले जारी और सिर्फ ब्लैक सब्बाथ के गीतों से भरपूर प्लेटिनम सेलिंग लाइव एलबम ओजी ऑजबॉर्न"" उस पर भारी पड़ गया।

"द इटरनल आइडल", "हेडलेस क्रॉस" और "टाइअर" (1986-1990)
"हैवेन एंड हेल" और "मॉब रूल्स" (1979-1982)
"द डियो इयर्स" और हैवेन एंड डेल (2006 से वर्तमान समय तक)
"क्रॉस पर्पजेज" और "फॉर्बिडन" (1993-1996)