Em 1992, Campbell se juntou à banda de rock Def Leppard, após o lançamento de seu álbum Adrenalize. Ele substituiu Steve Clark, que morreu em 8 de janeiro de 1991. De acordo com o colega guitarrista Phil Collen, Campbell conseguiu se encaixar na posição muito naturalmente, simplesmente sendo ele mesmo. Campbell fez sua estréia com a banda fazendo um show em um clube de Dublin para aproximadamente 600 pessoas. Uma semana depois, em 20 de abril de 1992, a banda subiu ao palco no Freddie Mercury Concert for Life, com seu novo guitarrista. Eles tocaram "Animal", "Let's Get Rocked" e o clássico do Queen, "Now I'm Here", com Brian May.
Apesar de seu tratamento para o linfoma de Hodgkin, Campbell continuou em turnê com Def Leppard durante o verão de 2013.