לאחר תקופה אינטנסיבית בה לקחה חלק במספר פרויקטים, בעיות אישיות של לובאטו אילצו אותה להשהות את הקריירה שלה. כעבור תקופה במהלכה התמודדה לובאטו עם עצמה ועם קשייה, היא הוציאה בספטמבר 2011 את אלבום האולפן השלישי שלה,
Unbroken, שתוכנו מתייחס באופן ניכר למדי לתקופת השפל הקשה אותה עברה. סינגל הבכורה מתוך האלבום, "Skyscraper", היה השיר הראשון שלה שהגיע לעשרת הגדולים במצעד בילבורד הוט 100, והסינגל השני, "Give Your Heart a Break", הפך לסינגל הנמכר ביותר של לובאטו והגיע למעמד פלטינה משולשת בארצות הברית. במקביל לפופולריות שצברה הקריירה המוזיקלית שלה, חזרה לובאטו אל מסך הטלוויזיה ושימשה כמנטורית בעונות השנייה והשלישית בגרסתה האמריקאית של תוכנית המציאות הבריטית "אקס פקטור". אלבום האולפן הרביעי שלה, Demi, יצא לאור במאי 2013 ונמכר בשבוע הראשון ליציאתו בכ-110,000 עותקים, שבוע הפתיחה המצליח ביותר בקריירה של לובאטו. סינגל הבכורה, "Heart Attack", הגיע למקום השני במצעד בילבורד הוט 100, ונחל הצלחה מסחרית גם בזירה הבינלאומית, בין היתר בבריטניה, שם כבש השיר את המקום השלישי.