कैपिटोल रिकॉर्ड्स के साथ अनुबंध करने के बाद, पेरी ने उनके मुख्य-धारा वाले पहले अल्बम, "वन ऑफ द बॉयज़", के लिये गीत रिकॉर्ड करना शुरु किया, उनकी छवि स्थापित करना उनके प्रबंधन की तात्कालिक चिंताओं में से एक था। नवंबर 2007 में "यूर सो गे" के विडियो की रीलीज़ के साथ ही एक अभियान शुरु किया गया, जिसका लक्ष्य संगीत के बाज़ार में उनकी पहचान बनाना था। ऑनलाइन माहौल बनाने के लिये "यूर सो गे" के बाद एक डिजिटल EP रिलीज़ किया गया। यह एक सफल कदम था, जिसके परिणामस्वरूप पेरी ने मैडोना का ध्यान आकर्षित किया, जिन्होंने एरिज़ोना में KISS FM और KRQ के "जॉनजे एन्ड रिच" प्रभात कार्यक्रम में उनका उल्लेख किया। 10 मार्च 2008 को, वे ABC फैमिली टेलीविजन श्रृंखला, "वाइल्डफायर", की "लाइफ'स टू शॉर्ट" कड़ी में स्वयं के रूप में दिखाई दीं.

एक ओर जहां पेरी के संबंध में माहौल बनाया जा रहा था, वहीं दूसरी ओर वे अल्बम के प्रचार के अगले चरण की ओर बढ़ीं और रेडियो स्टेशनों का दो माह का दौरा शुरु किया। अल्बम का आधिकारिक शीर्ष एकल गीत, "आय किस्ड अ गर्ल", 6 मई 2008 को रिलीज़ हुआ। सूची में गीत के चढ़ते जाने के साथ, पेरी वार्षिक वार्प्ड टूर संगीत समारोह में शामिल हुईं, जहां उनका प्रबंधन "उन्हें एक विश्वसनीय प्रदर्शक के रूप में स्थापित कर रहा था और इस बात को सुनिश्चित कर रहा था कि उन्हें केवल एकल-हिट आश्चर्य के रूप में न देखा जाए." यह एकल गीत एक वाणिज्यिक सफलता था, सात सप्ताहों तक यह "बिलबोर्ड" हॉट 100 में पहले स्थान पर रहा. तब से ऑस्ट्रेलिया, कनाडा और यूनाइटेड किंगडम सहित 30 देशों की सूचियों में शीर्ष तक पहुंचकर यह एक प्रमुख विश्वस्तरीय सफलता बन गया है। 12 जून 2008 को पेरी दिन में प्रसारित होने वाले एक धारावाहिक, "द यंग एन्ड द रेस्टलेस", में स्वयं के रूप में दिखाईं दीं और वे काल्पनिक पत्रिका "रेस्टलेस स्टाइल" के जून 2008 संस्करण के मुख्य-पृष्ठ पर चित्रित हुईं.
"वन ऑफ द बॉयज़" 17 जून 2008 को मिश्रित समालोचनाओं के साथ रिलीज़ हुआ। यह अल्बम "बिलबोर्ड" 200 में नवें स्थान पर पहुंच गया है और इसे रिकॉर्डिंग इन्डस्ट्री असोसियेशन ऑफ अमेरिका द्वारा प्लेटिनम प्रमाणपत्र दिया गया है। पेरी ने अपना दूसरा एकल गीत "हॉट एन कोल्ड" रिलीज़ किया, जो संयुक्त राज्य अमरीका, जहां यह "बिलबोर्ड" हॉट 100 में तीसरे स्थान पर पहुंचा और साथ ही जर्मनी, कनाडा और डेनमार्क, जहां यह सूचियों में शीर्ष पर पहुंचा, सहित विश्व के एक दर्जन देशों के शीर्ष तीन एकल गीतों में शामिल होने वाला उनका दूसरा गीत बन गया। रैप्ड टूर में अपना प्रदर्शन समाप्त करने के बाद पेरी यूरोप के टूर पर निकल गईं. बाद में उन्होंने जनवरी 2009 में अपना पहला शीर्षक टूर, हैलो कैटी टूर, प्रारंभ किया। "आय किस्ड अ गर्ल" ने पेरी को 2009 ग्रैमी अवार्ड्स में सर्वश्रेष्ठ महिला पॉप गायन प्रदर्शन के लिये नामांकन दिलवाया. 2008 MTV विडियो म्यूज़िक अवार्ड्स में पेरी को सर्वश्रेष्ठ नव कलाकार और सर्वश्रेष्ठ महिला विडियो सहित पांच श्रेणियों के लिये नामांकित किया गया, लेकिन वे ब्रिटनी स्पीयर्स से हार गईं. 2008 MTV यूरोप म्यूज़िक अवार्ड्स, जिसमें वे सह-आयोजक थीं, में उन्होंने सर्वश्रेष्ठ नव अभिनय का पुरस्कार और 2009 BRIT अवार्ड्स में सर्वश्रेष्ठ अंतर्राष्ट्रीय महिला कलाकार का पुरस्कार जीता. 9 फ़रवरी 2009 को, "आय किस्ड अ गर्ल" और "हॉट एन कोल्ड" दोनों को तीन मिलियन से अधिक एकल डिजिटल बिक्री के लिये रिकॉर्डिंग इन्डस्ट्री असोसियेशन ऑफ अमेरिका द्वारा तीन-बार प्लेटिनम प्रमाणपत्र दिया गया।

द मेट्रिक्स के स्व-शीर्षक वाले प्रथम अल्बम, जिसमें पेरी दिखाई देती हैं, को बाद में पेरी के एकल टूर के दौरान दल के लेबल, लेट'स हियर इट, के माध्यम से रिलीज़ किया गया। जब रिलीज़ की तिथि निर्धारित की गई, तो "आय किस्ड अ गर्ल" सूची में अच्छा प्रदर्शन कर रहा था। मेट्रिक्स के सदस्य लॉरेन क्रिस्टी ने पेरी से इस निर्णय के बारे में बात की, लेकिन वे "वन ऑफ द बॉयज़" का चौथा एकल गीत भेजे जाने तक रिलीज़ को रोकना चाहतीं थीं। उनकी बात-चीत के बावजूद, "द मेट्रिक्स" 27 जून 2009 को आइट्यून्स स्टोर (iTunes Store) के माध्यम से रिलीज़ हुआ।

दिसम्बर 2008 में, पेरी ने ब्रिटिश गायिक लिली एलन से अपनी उस टिप्पणी, जिसमें उन्होंने स्वयं को उनका "दुबला संस्करण" कहा था, के लिये माफी मांगते हुए कहा कि वे केवल मज़ाक कर रहीं थीं। एलन ने बदला लिया और एक ब्रिटिश रेडियो स्टेशन को बताया कि "उन्हें एक तथ्य ज्ञात हुआ[है] कि वे [पेरी] उनका एक अमरीकी संस्करण थीं" क्योंकि उनकी रिकॉर्ड कम्पनी को उनके जैसा "कुछ विवादास्पद और 'कूकी'" ढूंढने की आवश्यकता थी।
16 मई 2009 को पेरी ने वियेना, ऑस्ट्रिया के वार्षिक लाइफ बॉल के उदघाटन समारोह में प्रदर्शन किया। जून 2009 में, कैटी पेरी के लिये कार्य कर रहे वकीलों ने ऑस्ट्रेलियाई फैशन डिज़ाइनर कैटि पेरी, जो लाउंजवियर के विपणन के लिये स्वयं के नाम का प्रयोग करतीं हैं, के हालिया ट्रेडमार्क का विरोध किया। कुछ मीडिया केन्द्रों ने इसे एक कानूनी मुक़दमा कहा, जिसका कैटी ने अपने ब्लॉग पर खण्डन किया। डिज़ाइनर कैटि पेरी अपने ब्लॉग पर लिखतीं हैं कि 10 जुलाई 2009 को IP ऑस्ट्रेलिया के साथ एक सुनवाई में, गायिका के वकीलों ने ट्रेडमार्क पर अपना विरोध वापस ले लिया।

रिकॉर्डिंग कॅरियर
2001-07: प्रारंभिक-काल
संगीत और धुनें
2008-09: "वन ऑफ द बॉयज़"