Après le split d'At The Drive-In, Omar et Cedric sont partis former leur nouveau groupe à l'automne 2001, en engageant notamment des anciens membres de De Facto.

Après un EP sorti en 2002, The Mars Volta part en studio avec Rick Rubin (System of a Down, Slayer, Audioslave...). Lors de cette escapade en studio, on ressent l'influence des Red Hot Chili Peppers, puisque Flea joue de la basse sur la quasi-intégralité des morceaux, alors que John Frusciante s'invite sur "Cicatriz ESP".

Fin juin 2003, "De-Loused In The Comatorium" est enfin révélé au grand public... Très éloigné du style d'At The Drive-In, cet album traitant du suicide comporte de multiples morceaux épiques dépassant parfois les 10 minutes ! Très vite, le bouche à oreille fonctionne et permet à ce groupe d'acquérir une énorme notoriété… Après avoir joué au Big Day Out en 2004, la bande à Omar repart en studio pour composer son deuxième album. Intitulé "Frances The Mute", il sort en mars 2005 et permet à The Mars Volta de s'affirmer comme un de groupes les plus atypiques et les plus doués de sa génération.