Em 1982 o Trauma viajou para Los Angeles para tocar no bar Whisky a Go Go. Na platéia estavam James Hetfield e Lars Ulrich, membros do Metallica, então formada no ano anterior. Após ouvir um dos solos de Cliff, resolveram procurar aquele "excepcional guitarrista". Quando perceberam que na verdade aquilo havia sido um solo de baixo, começaram a tentar persuadir Cliff para juntar-se ao Metallica a todo custo. Chamaram-no para substituir o então baixista Ron McGovney, já que Cliff havia dito que o Trauma estava "começando a ficar meio comercial" — e Cliff aceitou. Entretanto, ele não gostou da ideia de se mudar para Los Angeles, e exigiu que a banda se mudasse de Los Angeles para onde ele morava, Baía de São Francisco. O Metallica, ansioso por ter Cliff na banda, se submeteu e deixou sua casa em Los Angeles, indo morar em São Francisco.
A primeira gravação de Cliff com o Metallica foi a demo tape Megaforce. Uma outra demo tape gravada pela banda antes da entrada de Cliff, No Life 'Til Leather, acabou indo parar nas mãos de John Zazula, proprietário da gravadora Megaforce Records. A banda mudou-se para Old Bridge, em New Jersey, e eles conseguiram um contrato com a gravadora. O primeiro álbum, Kill 'Em All, traz o famoso solo de Cliff, a faixa "(Anesthesia) Pulling Teeth", onde Cliff usa vários efeitos, como o wah-wah, que até então era quase que exclusivamente utilizado por guitarristas.
O segundo álbum da banda, Ride The Lightning, mostrou o crescimento da banda. As habilidades de composição de Cliff vinham crescendo e ele foi creditado como compositor em seis das oito faixas. Seu estilo e uso de efeitos apareceram em duas faixas: "For Whom the Bell Tolls" (introdução) e "The Call of Ktulu."
O aumento de musicalidade em Ride the Lightning chamou a atenção de gravadoras melhores. O Metallica assinou contrato com a gravadora Elektra e começou a trabalhar em seu terceiro álbum, Master Of Puppets, que é considerado pelos críticos como um marco não só para o thrash metal, mas para todo o heavy metal. O som de Cliff é proeminente em várias faixas, mais notadamente na instrumental "Orion", que tem um solo de baixo e foi inteiramente composta por Cliff. O álbum contém a canção favorita de Cliff, "Master of Puppets". Este álbum obteve grande êxito comercial e foi o último álbum de Cliff.
Durante a parte européia da turnê Damage Inc., que promovia o álbum Master of Puppets, a banda percebeu que dormir em cubículos de seu ônibus era desconfortável. Como uma solução paliativa, os membros tiravam a sorte nas cartas todas as noites para que um deles dormisse no beliche de cima, mais confortável. Na noite de 27 de setembro de 1986, Cliff ganhou nas cartas com um ás de espadas. O jogo foi a última conversa de Cliff.
Ele estava dormindo quando, de acordo com o motorista, o ônibus da banda derrapou no gelo acumulado na pista e capotou, lançando-o para fora, o que ocasionou sua morte.
A última apresentação ao vivo de Cliff foi na cidade de Estocolmo, Suécia, em 26 de setembro de 1986.
Fonte: Wikipedia