ड्रीम थियेटर का अगला एल्बम "सिस्टमेटिक कैओस" 5 जून 2007 को जारी किया गया। उनका यह रिकॉर्ड एक नए लेबल अटलांटिक रिकार्ड के साथ पहला था, जो रोडरनर रिकार्ड का एक सहायक था। रोडरनर ने एल्बम के प्रचार को काफी बढाया, परिणामस्वरूप "सिस्टमेटिक कैओस" बिलबोर्ड 200 पर 19वें पायदान पर पहुंच गया। 14 जुलाई को "कॉन्सटैंट मोशन" गीत का एक वीडियो भी जारी किया गया, जो 1997 में हौलो इअर्स के बाद बैंड का पहला म्युज़िक वीडियो था। "लिफ्टिंग शैडोज़" नाम की एक अधिकृत पुस्तक को 2007 में जारी किया गया, जिसमें उनके प्रथम बीस साल का विवरण था। इस पुस्तक का नूतन और विस्तृत संस्करण 2009 में आया। "सिस्टमेटिक कैओस" में आठ ट्रैक शामिल हैं, लेकिन तकनीकी रूप से केवल सात गाने हैं। एल्बम में एक महाकाव्य शामिल है जिसका शीर्षक है "इन द प्रेज़ेंस ऑफ़ एनिमीज़" जो एल्बम में 1 से 8 ट्रैक तक जाता है, "रिपेंटेंस" गीत के साथ पोर्टनॉय की चलने वाली ए.ए. सागा और राजनीतिक प्रकृति का एक गीत, "प्रोफेट्स ऑफ़ वॉर".

2007/2008 का कैओस इन मोशन विश्व दौरा इटली में शुरु हुआ। ड्रीम थियेटर ने 3 जून 2007 को गॉड्स ऑफ़ मेटल समारोह में प्रस्तुति दी। ड्रीम थियेटर, 17 जून 2007 को नीदरलैंड में फील्ड्स ऑफ़ रॉक महोत्सव में भी प्रस्तुत हुआ। उन्होंने अन्य बैंड जैसे मेगाडेथ, कॉर्न, मस्टोडोन और स्लेयर के साथ कई यूरोपीय त्योहारों में भी प्रदर्शन किया, जिसमें शामिल है ब्रिटेन का डाउनलोड महोत्सव और फ्रांस का हेल्फेस्ट समर ओपन फेस्टिवल.

ड्रीम थियेटर, सेन डिएगो, कैलिफोर्निया में 24 जुलाई को उत्तर अमेरिकी लेग ऑफ़ द टूर में प्रदर्शन के लिए लौटे और पेंसिल्वेनिया, फिलाडेल्फिया में 26 अगस्त को समापन किया। उन्होंने रिडेम्पशन और इन्टू एटरनिटी के प्रारम्भ से प्रस्तुति दी। "कैओस इन मोशन" दौरा वर्ष के बाकी समय जारी रहते हुए 2008 तक गया, जिसके तहत कार्यक्रम एशिया, दक्षिण अमेरिका और पहली बार ऑस्ट्रेलिया में पेश किये गए।

1 अप्रैल 2008 को, "ग्रेटेस्ट हिट (...एंड 21 अदर प्रेट्टी कूल साँग्स)" नाम का एक दो डिस्क वाला संकलन, बैंड द्वारा जारी किया गया। इसका शीर्षक, मज़ाक के तौर पर "पुल मी अंडर" गीत को संदर्भित करता है, जो बैंड का एकमात्र महत्वपूर्ण रेडियो हिट है। इसमें उनके दूसरे एल्बम "इमेजेज़ एंड वर्ड्स" के तीन रीमिक्स गाने भी शामिल हैं, साथ ही पूर्व में जारी पांच गानों का संपादित संस्करण और सिंगल B-साइड से एक ट्रैक भी है। अधिकांश ग्रेटेस्ट हिट संकलन के विपरीत, ड्रीम थियेटर एल्बम के साथ सक्रिय रूप से जुड़ा हुआ था और उन गीतों को उसने चुना जो उन्हें लगा उनके संगीत कॅरिअर का सबसे बेहतरीन तरीके से प्रतिनिधित्व करता है।

"ग्रेटेस्ट हिट" के जारी होने के बाद, माइक पोर्टनॉय ने प्रोग्रेसिव नेशन 2008 नाम के एक नए दौरे को आयोजित किया। ड्रीम थियेटर के पिछले दौरों के विपरीत, इस बार उन शहरों में प्रदर्शनों को आयोजित किया गया जहां वे पहले नहीं गए थे (जैसे वैंकूवर, कनाडा) या ऐसे शहरों में जहां उन्होंने कई साल से कोई कार्यक्रम प्रस्तुत नहीं किया था। इमेजेज़ एंड वर्ड्स के जारी होने के बाद से, यह भी पहली बार हुआ कि इस समूह ने छोटे स्थानों और प्रदर्शन हॉल में अपनी प्रस्तुति दी।

इस दौरे के बाद, बैंड ने "कैओस इन मोशन 2007-2008" नाम के एक DVD सेट को जारी किया, इसमें उस दौरे के गानों का संकलन किया गया है जिसने उनके 9वें एल्बम को समर्थन दिया। DVD के दो सेट को जारी किया गया। एक, नियमित दो डिस्क वाला सेट था जबकि विशेष संस्करण के सेट में तीन संगीत CD थी जो DVD के साथ ही प्रदान की गई। इसे 30 सितंबर 2008 को जारी किया गया।

"ए चेंज ऑफ़ सीज़ंस" और "फौलिंग इन्टू इन्फिनिटी" (1995-1998)
कवर गाने
"सिस्टमेटिक कैओस", "ग्रेटेस्ट हिट" और "कैओस इन मोशन" (2007-2008)
पुरस्कार और प्रमाण पत्र