После двух боёв в 145 фунтах Петтис снова выступит в том весовом классе, где ему однажды удалось примерить на себя пояс. Боец порадует своих фанатов очередным выступлением 8 июля на UFC 213.
В крайнем поединке Петтис имел шанс стать чемпионом двух дивизионов. Промоушен определил его в пару Максу Холлоуэю для битвы за временный пояс полулегковесов в рамках UFC 206. Однако обстоятельства не способствовали дальнейшему продвижению к полновесному титулу.
Шоутайм не вписался в лимит веса, имея три лишних фунта, и таким образом остался без шанса получить пояс. Поединок с Холлоуэем всё же был проведён, но уже в начале первого раунда Энтони повредил руку, а в третьей пятиминутке оппонент организовал ему технический нокаут. После поражения Энтони сделал заявление о том, что намерен вернуться в 155 фунтов.
Во втором бою, проведённом в полулёгком весе на турнире UFC on FOX 21 в августе 2016 года, Петтис добыл победу сабмишном над Чарльзом Оливейрой. Этот триумф прервал трёхматчевую линию проигрышей бойца, которая стартовала сдачей титула в лёгком весе Рафаэлю Дос Аньосу в 2015 году.
Миллер выиграл три из крайних четырёх встреч, но в последнем поединке на февральском турнире UFC 208 уступил решением Дастину Порье.