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Em novembro de 2012, Perry começou a trabalhar em seu quarto álbum, Prism. Ela disse à Billboard: "Eu conheço a arte, a coloração e o tom" e "Eu sei que tipo de turnê eu estou fazendo em seguida. visão que tenho em minha cabeça se torna uma realidade ". Embora ela disse a L'Uomo Vogue em Junho de 2012 que planejava ter "elementos mais escuros" em Prism Após o fim de seu casamento, Perry revelou à MTV Durante os MTV Video Music Awards de 2013 de que ela mudou de direção do álbum após Periodsâ de auto- reflexão. Ela comentou "Eu me senti muito prismática", o que inspirou o nome do álbum. "Roar" foi lançado como o primeiro single do álbum em 10 de agosto de 2013. Ele foi promovido no MTV Video Music Awards e alcançou o número um na Billboard Hot 100. "Unconditionally " foi lançado como o segundo single do prisma em 16 de Outubro , 2013, e atingiu o número 14 nos Estados Unidos.

Prism foi lançado em 18 de outubro de 2013, e vendeu 4 milhões de cópias desde agosto de 2015. Ele recebeu críticas favoráveis ​​dos críticos e estreou no número um na Billboard 200. Quatro dias depois, Perry apresentou as músicas do álbum no iHeartRadio Theatre, em Los Angeles. "Dark Horse", com Juicy J, foi lançado como o terceiro single do álbum em dezembro, e se tornou seu nono nos EUA. Número um no mês seguinte. Em 2014, "Birthday" e "This Is How We Do" Seguido respectivamente como quarto e quinto singles do álbum, e alcançou o top 25 no Hot 100. Antes de terminar seu relacionamento com Mayer, em fevereiro de 2014, ela gravou e co- escreveu um dueto com ele intitulado "Who You Love" para o seu álbum Paradise Valley. A canção foi lançada em 12 de agosto, terceira turnê 2013. O Prismatic World Tour começou em maio de 2014 e concluído em outubro de 2015. Ele vendeu quase 2 milhões de ingressos e arrecadou US$204,3 milhões no mundo inteiro e ganhou o prêmio de "Top Package" no Billboard Touring Awards de 2014. Ela também se apresentou no festival Rock in Rio de 2015 no Rio de Janeiro (Brasil) 27 de setembro de 2015.

Em 23 de novembro, 2014, a NFL anunciou que Perry iria apresentar no show do intervalo do Super Bowl XLIX em 01 de fevereiro de 2015, Lenny Kravitz e Missy Elliott serviu como convidados especiais para o show. Era seu desempenho aclamado pela crítica, e o Guinness World Records anunciou dois dias depois do intervalo show da cantora que ele acumulou 118,5 milhões de espectadores nos Estados Unidos, tornando-se mais alta pontuação e o show mais assistido na história do Super Bowl. A audiência foi maior do que o jogo em si, que foi visto por um público de 114,4 milhões.

A Federação Internacional da Indústria Fonográfica (IFPI) classificou-se como quinto lugarna lista dos Top Global de Gravação Artistas de 2013. Em 26 de junho, de 2014, foi declarada a Top Artista Digital pela Recording Industry Association of America (RIAA) para vendas certificadas de 72 milhões de singles digitais nos Estados Unidos. Em maio de 2014, um retrato de Perry, do pintor Mark Ryden, foi apresentado em sua exposição "The Gay 90s", e foi exibido na Kohn Gallery, em Los Angeles. Juntamente com vários outros artistas, ela também gravou uma versão cover da canção "Daisy Bell (bicicleta construída para dois)" em um álbum conceitual de edição limitada intitulado The Gay Nineties Old Tyme Music: Daisy Bell para acompanhar a exposição. Naquele mês, um retrato de Perry do artista Will Cotton foi incluído na National Portrait Gallery dos Estados Unidos. Em 23 de novembro de 2015, Perry estrelou a campanha publicitária de fim de ano da H&M, para a qual ela escreveu e gravou uma música intitulada "Every Day is a Holiday".

Em 17 de junho de 2014, Perry anunciou que fundou sua própria gravadora com a gravadora Capitol Records, intitulada Metamorphosis Music. Ferras foi o primeiro artista a assinar contrato com sua gravadora, e Perry foi produtor executivo de seu EP auto-intitulado. Ela também gravou um dueto com ele no EP, intitulado "Legends Never Die". O rótulo foi posteriormente renomeado como Unsub Records.

Do lado de fora de sua música carreira, Perry reprisou seu papel como Smurfette em The Smurfs 2, que foi lançado nos cinemas em 31 de julho de 2013. Como seu antecessor, The Smurfs 2 foi um sucesso financeiro mundial. Em março de 2014, ela fez uma participação especial no episódio "Blisteritos Presents Dad Academy Graduation Congraditious Red Carpet Viewing Party" do Kroll Show. Killer Queen foi lançado como sua terceira fragrância em agosto de 2013 pela Coty, Inc. Em janeiro de 2014, tornou-se curadora convidada da iniciativa Art for Freedom de Madonna. Em março de 2015, ela apareceu em Brand: A Second Coming, um documentário que acompanhou a transição do ex-marido Russell Brand de comédia para atuação. Lançou um filme de concertos intitulado Katy Perry: The Prismatic World Tour da Epix, que aconteceu durante sua turnê de mesmo nome. Perry também fez uma participação especial no videoclipe da música da Madonna, "Bitch I'm Madonna", em junho de 2015. No mês seguinte, ela lançou outra fragrância com a Coty, intitulada Mad Potion. Em setembro de 2015, ela apareceu nos documentários Katy Perry: Making of the Pepsi Super Bowl Halftime Show, que seguiu a preparação de Perry para sua performance no Super Bowl, e Jeremy Scott: O People's Designer, que seguiu a vida e carreira do designer Jeremy Scott. Perry lançou um aplicativo para celular intitulado Katy Perry Pop em dezembro de 2015 através da Glu Mobile, onde seu personagem ajuda os músicos a se tornarem músicos famosos. Ela o descreveu como "o mundo mais divertido e colorido que ajuda a orientar seus sonhos musicais".