Formación definitiva de la banda.

Con la edición de Metal Massacre en el mes de julio de 1982, el grupo, tras renegar de la versión de "Hit the Lights" aparecida en el mismo por encontrarse completamente desfasada de lo que constituía su nuevo sonido, decidió grabar su primer demo, titulado No Life 'til Leather. Siete temas formarían parte de este demo, entre los que se encuentra una versión mucho más potente y acelerada de "Hit the Lights". Con una agenda de conciertos cada vez más ajustada, Hetfield y Ulrich comenzaron a plantearse la sustitución de McGovney. Años después, éste dijo en una entrevista que el resto de la banda le dejaba que se encargara de todo. Es en ese momento cuando empiezan a aparecer los problemas con Dave Mustaine, derivados de un carácter extremadamente violento unido al consumo extremo de alcohol y drogas. Conocedor de la necesidad de Metallica de reclutar un nuevo bajista, Brian Slagel recomienda a Lars y James la banda Trauma, que acababa de editar uno de sus temas en la segunda entrega de Metal Massacre. Hetfield y Ulrich quedarían totalmente impresionados con la destreza y presencia en el escenario de su bajista, Cliff Burton, ofreciéndole inmediatamente el entrar a formar parte de Metallica, lo cual sería inicialmente rechazado por Burton.

Aún con McGovney en sus filas, grabarían el 29 de noviembre del mismo año (1982) un demo en directo en el The Waldorf de San Francisco, que recibiría el nombre de Live Metal Up Your Ass y en la que estrenarían el tema "Whiplash", inédito hasta entonces. El concierto tendría como teloneros a Exodus, cuyo guitarrista líder, un joven Kirk Hammett, causaría una gran impresión en James y Lars, que ante los crecientes problemas con Mustaine comenzaron a considerarlo como un candidato perfecto. 

Poco tiempo después McGovney decidió dejar Metallica al oír que habían estado estableciendo contactos con Cliff Burton, para incorporarse a Phantasm (desmintiendo así la creencia de que fue despedido. Posteriormente declaró: "Nunca escuché 'Estás despedido' o algo así de parte de ellos. Yo renuncié, aunque es obvio que, aunque no hubiera renunciado, me iban a despedir de todas maneras". Al mismo tiempo, Cliff Burton, quien estaba teniendo problemas con Trauma decidió pasarse a  Metallica. La única condición no negociable que puso el bajista fue que la banda se trasladase a San Francisco, donde los nuevos sonidos relacionados con el thrash comenzaban a generar una legión de seguidores que recibió el nombre de "Bay Area Bangers". En cualquier caso, Hetfield, Ulrich y Mustaine ya estaban pensando en mudarse a San Francisco, puesto que habían observado la energía y el entusiasmo de la escena thrash de esa ciudad, además de porque la escena de Los Ángeles estaba dominada por el cada vez más famoso glam metal, con bandas como Mötley Crüe y Ratt.

A principios de 1983 el mánager y promotor de conciertos Johnny Zazula (con la ayuda de su mujer) se puso en contacto con el grupo para ofrecerles un traslado a Nueva York, con la idea de organizar varios conciertos en la Costa Este y, si todo marchaba bien, grabar un álbum. Tras aceptar la oferta, Metallica inició el viaje el 1 de abril, y tras atravesar todo el país, fijaron su nuevo lugar de residencia en el Music Building de Nueva York, un edificio en el que cohabitaban con varias bandas de rock, entre las que se encontraba Anthrax, iniciando amistad y camaradería entre los dos grupos.

A los diez días de su llegada a Nueva York, la situación con Mustaine se hizo insostenible, con lo que Hetfield y Ulrich sorprendieron a un Mustaine recién despierto para anunciarle que estaba fuera del grupo y que en un breve plazo salía el autobús que habían reservado para su vuelta a casa (posteriormente Dave fundaría Megadeth). 

Para algunos, el factor que fue finalmente decisivo para la expulsión de Mustaine fue el accidente de furgoneta que éste provocó al conducir ebrio en el trayecto que llevó al grupo de San Francisco a Nueva York. Los integrantes ya estaban preparados para esto. Le pidieron a Zazula que se pusiese en contacto con el guitarrista de Exodus, Kirk Hammett, para unirse a la banda. Al principio, Kirk creía que la llamada de Zazula era una broma, pero finalmente aceptó. De forma simultánea a la expulsión de Dave, Kirk Hammett dejaba Exodus y se disponía a salir hacia Nueva York, llegando esa misma noche a altas horas de la madrugada. 

El grupo quedaría de la siguiente forma:

(Kirk Hammett, Lars Ulrich, Cliff Burton y James Hetfield)