В этом же году Земфира начала работать над записью саундтрека к фильму Ренаты Литвиновой «Богиня: как я полюбила». В это время началось сотрудничество певицы с композитором и аранжировщиком Игорем Вдовиным. Сама артистка говорила, что познакомилась со Вдовиным задолго до совместной работы, когда проходили её концерты в Санкт-Петербурге. Первым итогом сотрудничества стала песня «Любовь, как случайная смерть», вошедшая в саундтрек к фильму. Несмотря на то, что артистка скептически отнеслась к итогам сотрудничества, Вдовин впоследствии был привлечён к работе над новым альбомом. Запись альбома, проходившая в сотрудничестве с Игорем Вдовиным, Корнеем, Владом Креймером, Олегом Пунгиным и Юрием Цалером заняла временной интервал с июня 2004 года по февраль 2005-го.

1 марта 2005 года состоялся релиз четвёртой студийной работы «Вендетта». Альбом был восторженно встречен музыкальными критиками, которые назвали его вторым «взлётом» Земфиры после её дебютного альбома. Александр Горбачёв, подводя итоги музыкального года для интернет-газеты «Грани.ру», назвал «Вендетту» «собранием точнейших, до последнего отзвука отделанных песен о вечном и самом насущном одновременно» и добавил: «Так верно, так умно, так актуально Земфира не звучала ещё никогда». Борис Барабанов в газете «Коммерсантъ» писал: «Альбом Земфиры — это яркий пример музыкального продукта, доведённого до абсолюта, вещи, в которой нет практически ничего случайного ни на уровне идей, ни на уровне исполнения. Полная симметрия. Рядом ставить некого».

Поддержанный такими успешными синглами, как «Небомореоблака», «Прогулка» и «Блюз», альбом стал самым продаваемым в России релизом за 2005 год и победил в номинации «Отечественный альбом года» на премии «Рекордъ» 2006 года. Во время церемонии награждения Земфира прокомментировала успех пластинки по телефону: «Это первая премия альбому. Но это не оценка творческих достижений, а оценка симпатии. Надеюсь, что компания Real Records наконец-то счастлива. Спасибо моим поклонникам!». Точный тираж не оглашался, но существуют утверждения, что диск был раскуплен в количестве от 250 до 500 тысяч экземпляров. Видеоработы и песни альбома были номинированы на пять премий MTV Russia Music Awards 2005 года. В итоге Земфира получила награду за лучшее видео к песне «Блюз». В 2006 году диск получил номинации на премии журнала Fuzz и Премии Муз-ТВ в категории «Альбом года».

С 2005 года Земфира осуществляла концертный тур в поддержку «Вендетты», который стартовал 10 мая концертом в Петрозаводске. С новой программой и обновленным составом в лице сессионных музыкантов Бориса Лившица, Андрея Звонкова и своего протеже Владимира Корниенко Земфира посетила ряд городов ближнего и дальнего зарубежья. Завершающей точкой был концерт 23 декабря в Москве, в ДК Горбунова, где Земфира совершила прыжок со сцены в толпу.

В июле Земфира выступила на озере Селигер, где проходил слёт пропрезидентского движения «Наши». Позднее она назвала это выступление «ошибкой», отметив негативную реакцию общественности. 26 августа, в свой день рождения, Земфира сыграла концерт в Уфе, в мегазале «Колизео» развлекательного комплекса «Огни Уфы».

13 июня 2006 года Земфира на одной сцене со Scorpions выступила на фестивале «Stop Контрафакт» под эгидой саммита G8 в Санкт-Петербурге. Осенью вышел первый концертный альбом певицы «Земфира.Live», куда вошло 10 песен с четырёх альбомов певицы, исполненных во время гастрольного тура «Вендетта».