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En 2005, Gray Matter Interactive fusionne avec Treyarch.
Dans le cadre de la Games Convention, Activision annonçait que Treyarch serait l'un des trois développeurs avec Beenox (PC) et Vicarious Visions (consoles portables) à être derrière leur premier James Bond : 007: Quantum of Solace. En 2010, elle bat le record du nombre de vente d'un jeu vidéo lors de son premier jour de sortie avec plus 310 millions de dollars de vente grâce au jeu Call of Duty: Black Ops. En 2011, elle est chargée du développement du jeu Call of Duty: Modern Warfare 3 sur Wii. En 2012, Treyarch sort Call of Duty: Black Ops II qui bat tous les records de vente avec 500 millions de dollars en 24h et 1 milliard de dollars en exactement 15 jours, devenant l’œuvre de divertissement la plus rentable de tous les temps jusqu'à la sortie de Grand Theft Auto V.