C'est en 2009, à Colombus dans l'Ohio (États-Unis), que se forme le groupe Twenty One Pilots, constitué par trois amis qui se sont rencontrés à l'université : Tyler Joseph, Nick Thomas et Chris Salih. La formation se baptise d'après une pièce signée Arthur Miller, All My Sons dans laquelle un homme décide de suicider après avoir indirectement causé la mort de vingt-et-un pilotes durant la Seconde Guerre mondiale.
À la toute fin de l'année 2009, les trois hommes, oeuvrant désormais sous le nom de Twenty One Pilots se lancent à l'assaut des scènes locales, sillonnant l'état de l'Ohio en long en large et en travers et autoproduisent même un premier opus homonyme. Mais, tandis que le groupe se professionnalise et obtient de plus en plus d'engagements, Nick Thomas et Chris Salih jettent l'éponge en raison d'un emploi du temps surchargé. Malgré tout, le chanteur et pianiste Tyler Joseph décide de persévérer. Il est rapidement rejoint par le batteur Josh Dun et ensemble préparent activement une suite discographique qui prend forme sous l'album autoproduit Regional At Best, paru à l'été 2011.
Joué en public sur de très nombreuses scènes, il attire l'attention de plusieurs maisons de disques, mais c'est finalement Fueled by Ramen, un label situé en Floride et fondé par le batteur du groupe de punk Less Than Jake, qui parvient à faire signer le duo. En 2012, après avoir tourné en compagnie de Naon Trees et Walk the Moon, Twenty One Pilots s'en remet au producteur Greg Wells, reconnu pour son travail auprès d'Adele et de Katy Perry, pour travailler sur son premier album « officiel » pour un label. Vessel voit ainsi le jour en 2013 et intègre les charts, se hissant notamment à la 53ème position du Billboard, bien aidé par un simple qui connaît un énorme succès en radio : « Holding On to You ».
Au niveau international, deux autres titres viennent consolider la notoriété naissante de Twenty One Pilots : « Guns for Hands » et « Lovely » réussissent en effet à se distinguer au pays du Soleil Levant. Cette insolente réussite pousse d'ailleurs le groupe Fall Out Boy à leur confier sa première partie. Deux ans plus tard, ils mettent en boîte un nouvel album intitulé Blurryface. Celui-ci se place dès sa sortie à la première place du Billboard 200 américain et s'écoule à plus de 140 000 exemplaires grâce aux titres « Stressed Out », « Ride » et « Heathens ». La tournée qui suit connaît le même succès et, fort logiquement, paraît l'année suivante un album en public sobrement baptisé Blurryface Live. En décembre 2016, le duo clôt le chapitre avec la publication d'un EP, TOPxMM, témoignage d'une séance studio en compagnie de The Mutermath. Les deux entités collaborent sur les titres les plus emblématiques du groupe, avec de nouveaux arrangements.
De retour en 2018 avec le lancement des simples « Jumpsuit », « Nico and the Niners », « Levitate » et « My Blood », le duo dévoile un cinquième album plus sombre, complexe et empreint de mysticisme, Trench, centré autour du journal intime de Clancy, un personnage de fiction échappé de Dema, ville imaginaire où sont situées des tours de silence.
