Ronnie James Dio :Ronnie James Dio begynte i Black Sabbath i 1979, og erstattet Ozzy Osbourne. Dios kraftige og allsidige stemme brakte en annen dimensjon til bandets lyd, og hans periode med Sabbath produserte flere klassiske album, inkludert «Heaven and Hell» og «Mob Rules». Dio forlot bandet i 1982, men kom tilbake kort på 1990-tallet og igjen for den siste Black Sabbath-gjenforeningsturnéen i 2011-2012.
Ian Gillan :Ian Gillan erstattet for kort tid Ronnie James Dio som hovedvokalist for Black Sabbath i 1983. Gillan, kjent for sitt arbeid med Deep Purple, brakte sin unike vokalstil til bandets album "Born Again." Hans periode med Black Sabbath var imidlertid kortvarig, og han forlot bandet samme år.
Tony Martin Tony Martin begynte i Black Sabbath i 1987, og erstattet Ian Gillan. Martins kraftige og melodiske vokal hjalp bandet med å gi ut flere solide album, inkludert «Headless Cross» og «Tyr». Han ble værende hos Black Sabbath til deres første oppløsning i 1995.
Glenn Hughes :Glenn Hughes, kjent for sitt arbeid med Deep Purple og Trapeze, samarbeidet kort med Black Sabbath på begynnelsen av 1980-tallet, og ga backing vokal på albumet "Never Say Die!"
I tillegg inneholdt Black Sabbath også andre gjestevokalister på noen av sporene deres, som Geezer Butler på «Fairies Wear Boots» og Bill Ward på «It's Alright».