Ronnie James Dio :Ronnie James Dio liittyi Black Sabbathiin vuonna 1979 korvaten Ozzy Osbournen. Dion voimakas ja monipuolinen ääni toi uuden ulottuvuuden yhtyeen soundiin, ja hänen toimikautensa Sabbathin kanssa tuotti useita klassisia albumeja, mukaan lukien "Heaven and Hell" ja "Mob Rules". Dio jätti bändin vuonna 1982, mutta palasi hetkeksi 1990-luvulla ja jälleen viimeiselle Black Sabbathin jälleenyhdistyskiertueelle vuosina 2011-2012.
Ian Gillan :Ian Gillan korvasi hetkeksi Ronnie James Dion Black Sabbathin vokalistina vuonna 1983. Deep Purplen kanssa työskentelystä tunnettu Gillan toi ainutlaatuisen laulutyylinsä yhtyeen "Born Again" -albumille. Hänen toimikautensa Black Sabbathin kanssa oli kuitenkin lyhytaikainen, ja hän jätti bändin samana vuonna.
Tony Martin :Tony Martin liittyi Black Sabbathiin vuonna 1987 Ian Gillanin tilalle. Martinin voimakas ja melodinen laulu auttoi yhtyettä julkaisemaan useita kiinteitä albumeja, mukaan lukien "Headless Cross" ja "Tyr". Hän pysyi Black Sabbathin palveluksessa heidän ensimmäiseen hajoamiseen saakka vuonna 1995.
Glenn Hughes :Glenn Hughes, joka tunnetaan työstään Deep Purplen ja Trapezen kanssa, teki lyhyttä yhteistyötä Black Sabbathin kanssa 1980-luvun alussa tarjoten taustalaulua albumille "Never Say Die!"
Lisäksi Black Sabbath esiintyi joissakin kappaleissaan myös muita vierailevia vokalisteja, kuten Geezer Butler kappaleessa Fairies Wear Boots ja Bill Ward kappaleessa It's Alright.