अप्रैल, 2007 में टिम्बरलेक को मैडोना के साथ लंदन के एक स्टूडियो में प्रवेश करते हुए देखा गया, जो इन अफवाहों कि पुष्टि कर रही थी कि वे मैडोना के साथ सहयोग कर रहे हैं। गीत "4 मिनट्स" को सर्वप्रथम 17 दिसम्बर 2007 को फ़िलाडेल्फ़िया के जिंगल बॉल में टिम्बालैंड द्वारा बजाया 4. जब 17 मार्च 2008 को जारी किया गया, तो पता चला कि "4 मिनट" टिम्बरलेक और मैडोना के बीच एक युगल गीत है, जिसमें टिम्बालैंड द्वारा समर्थक स्वर दिया गया। वह मैडोना के ग्यारहवें स्टूडियो एल्बम "हार्ड कैंडी" का अग्रणी एकल था, जिसमें टिम्बरलेक के साथ गीत-रचना के सहयोग सहित अन्य चार गीत शामिल थे। यह एकल अंतर्राष्ट्रीय हिट साबित हुआ और ऑस्ट्रेलिया, बेल्जियम, कनाडा, डेनमार्क, फ़िनलैंड, जर्मनी, इटली, नीदरलैंड, नार्वे, स्वीडन, स्विट्ज़रलैंड और यूनाइटेड किंगडम में चार्ट के शीर्ष पर रहा और आस्ट्रिया, फ्रांस, आयरलैंड, जापान, न्यूज़ीलैंड और संयुक्त राज्य अमेरिका में टॉप 5 पर पहुंचा। टिम्बरलेक म्यूज़िक वीडियो में भी नज़र आए, जिसका निर्देशन जोनास एंड फ़्रांकॉइस ने किया था। 30 मार्च 2008 को टिम्बरलेक ने न्यूयॉर्क शहर के रोज़लैंड बॉलरूम में मैडोना के हार्ड कैंडी प्रोमो शो में गीत का प्रदर्शन किया। 6 नवम्बर 2008 को, टिम्बरलेक ने मैडोना के साथ उनके स्टिकी एंड स्वीट टूर के दौरान लॉस एंजिल्स में गाने का प्रदर्शन किया।

जून 2007 के आस-पास टिम्बरलेक ने 13 नवम्बर 2007 को जारी ड्युरान ड्युरान एल्बम "रेड कार्पेट मैसाकर" के गीत "नाइट रनर" और "फ़ालिंग डाउन" के लिए सह-लेखन, निर्माण और स्वर सहयोग दिया। पिछले दिन ही "फ़ालिंग डाउन" को ब्रिटेन में एकल के रूप में जारी किया गया था।

इसके अलावा 2007 में, टिम्बरलेक ने 50 सेंट्स के तीसरे एल्बम, "कर्टिस" में नज़र आए। टिम्बरलेक, टिम्बालैंड के साथ, "अयो प्रौद्योगिकी" नामक ट्रैक में शामिल थे, जो एल्बम का चौथा एकल था। साथ ही, एक और संभाव्य सहयोग लिल वैन के साथ उनके एल्बम "द कार्टर III" के लिए होना था, जिसमें नेल्ली फ़ुर्टाडो और टिम्बालैंड उनके साथ थे।

नवंबर 2007 में ऑस्ट्रलेशिया तथा मिडल ईस्ट के फ़्यूचरसेक्स/लवसाउंड्स टूर के ख़त्म होने के बाद, टिम्बरलेक ने अपने फ़िल्मी कॅरियर को आगे बढ़ाया. 2008 के प्रारंभ में चालू परियोजनाओं में माइक मायर्स की हास्य फ़िल्म "द लव गुरु" (20 जून 2008 को जारी) और माइक मेरेडिथ के ड्रामा "द ओपन रोड" (28 अगस्त 2009 को जारी) में अभिनय भूमिकाएं थीं। मार्च 2008 में यह घोषणा की गई थी कि वे NBC के लिए हिट पेरूवियन कॉमेडी "माई प्रॉब्लम विथ वुमेन" के एक कार्यकारी निर्माता रहेंगे.

20 नवम्बर 2008 को, "टी.वी. गाइड" ने खबर दी कि टिम्बरलेक का अगला एकल, "फ़ॉलो माई लीड", जिसमें टिम्बरलेक की आश्रिता, पूर्व यूट्यूब सितारा एस्मी डेन्टर्स की आवाज़ भी शामिल है, माईस्पेस के ज़रिए विशेष रूप से डाउनलोड के लिए उपलब्ध होगा। सभी आय श्राइनर्स हॉस्पिटल फ़ॉर चिल्ड्रन को जाएगी, जो बीमार बच्चों के लिए बाल चिकित्सा देख-रेख में सुधार के लिए समर्पित चैरिटी है।

2008 में टी.आई. के छठे स्टूडियो एल्बम "पेपर ट्रेल" में टिम्बरलेक और टी.आई. के बीच सहयोग "डेड एंड गॉन" शामिल था और 2009 के अंत में इसे चौथे एकल के रूप में जारी किया गया। नवंबर 2008 में, इस बात की पुष्टि हो गई कि टिम्बरलेक, आर एंड बी/पॉप गायक सियारा के 5 मई 2009 को जारी होने वाले आगामी एल्बम "फ़ैन्टसी राइड" में अतिथि के रूप में नज़र आएंगे और कुछ गाने बनाएंगे. 20 फ़रवरी 2009 को फ़िल्मांकित सियारा के दूसरे एकल "लव सेक्स मैजिक" के वीडियो में टिम्बरलेक नज़र आए। दुनिया भर में यह एकल हिट साबित हुआ, जो कई देशों में शीर्ष दस तक पहुंचा और ताइवान, भारत और तुर्की समेत कई देशों में चोटी पर पहुंचा। अब यह एकल 52 ग्रैमी पुरस्कार में "सर्वश्रेष्ठ पॉप स्वर सहयोग" के लिए नामांकित किया गया है।

टिम्बरलेक और उनके निर्माण दल द Y's, माइक एलिज़ोंडो के साथ, 17 नवम्बर 2009 को जारी, लियोना ल्युइस के दूसरे स्टूडियो एल्बम "एको" के लिए गीत "डोन्ट लेट मी डाउन" का निर्माण और सह-लेखन किया।

टिम्बरलेक ने 1 दिसम्बर 2009 को जारी टिम्बरलैंड के एल्बम "शॉक वैल्यू II" के तीसरे एकल "कैरी आउट" का सह-लेखन और प्रदर्शन किया।

अन्य कार्य
लोकोपकार
2007-09: सहयोग और अभिनय
संगीत कॅरियर