Después de The Bends, Yorke decidió que el próximo álbum iba a ser producido ellos mismos. Ya tenían una canción para éste: “Lucky”, que fue grabada en septiembre de 1995 para un álbum de caridad: The Help Album, de la ONG War Child. Radiohead también compuso dos canciones para la adaptación de 1996 al cine del clásico Romeo + Julieta: "Talk Show Host" y "Exit Music (For a Film)". La primera era una remezcla de uno de los lados B de Street Spirit (Fade Out), un sencillo de The Bends. La segunda era una canción nueva, para ser incluida eventualmente en un nuevo álbum y que también fue utilizada en la película Infidelidad.
Con la ayuda de Nigel Godrich, Radiohead produjo su siguiente disco comprando su propio equipo de grabación y comenzando a trabajar a comienzos de 1996. Hacia julio ya habían grabado cuatro canciones con el coproductor Godrich, en su estudio de ensayo, Canned Applause, un cobertizo cerca del pueblo de Didcot, en Oxfordshire. Su plan era mantenerse alejados de los lugares convencionales de grabación. Habiendo aprendido con The Bends, la banda decidió interpretar y perfeccionar sus canciones tocando en vivo, saliendo de gira brevemente como banda de apoyo de Alanis Morissette, antes de completar el álbum. El resto de éste se grabó en la mansión del siglo XV de la actriz Jane Seymour. Las sesiones de grabación fueron relajadas, la banda se la pasó tocando todo el tiempo, grabando las canciones en los diferentes cuartos y escuchando a todo volumen a DJ Shadow, Ennio Morricone y la canción de los Beatles "I Am the Walrus" para inspirarse. Desafortunadamente, un poco de la misma tensión de las sesiones de The Bends apareció de nuevo durante la etapa de selección de las canciones que compondrían el disco. Hacia finales de año el álbum estaba listo y en febrero/marzo de 1997 se mezcló y se masterizó.
Radiohead lanzó OK Computer en junio y julio de 1997, alcanzando un favor aún mayor de la crítica, que no tardó en considerarlo la cumbre del rock en la última década, junto a discos tan importantes de los 90 como Nevermind, de Nirvana. Un álbum de rock melódico y sonidos hipnóticos con varios toques de electrónica y experimentación, y una voz que desgarra las letras; en OK Computer Radiohead introduce elementos musicales poco comunes, experimentando con sonidos de ambiente, ruidos y electrónica. El disco incluye los singles "Paranoid Android", "Karma Police" y "No Surprises" (elegida como la mejor canción de 1997 para la revista argentina Los Inrockuptibles), además de otra canciones favoritas del público como "Let Down" (cuyo lanzamiento como single estaba planeado, aunque luego se canceló). OK Computer ganó un Grammy al mejor disco de rock alternativo y fue nominado a disco del año.
OK Computer estuvo acompañado por un tour mundial, llamado Against Demons ('Contra Demonios'), el más grande de la banda hasta el momento. Grant Gee, el director del vídeo de No Surprises, acompañó a la banda en su gira y la filmó, para luego hacer el documental Meeting People Is Easy ('Conocer gente es fácil'), lanzado en 1999. El documental muestra la mala voluntad de la banda con la industria de la música y el agotamiento que sufrieron sus integrantes luego de casi un año de gira (desde mediados de 1997 hasta mediados de 1998). Radiohead también lanzó una compilación de sus videos musicales (7 Television Commercials, a principios de 1998- en VHS-) y dos EP: No Surprises/Running From Demons (1997) y Airbag/How Am I Driving? (1998) durante este tiempo. El más notable es el segundo, que marcó una transición entre el rock alternativo progresivo de OK Computer y sus próximos trabajos, de un sonido más "atmosférico".
