盃棒球赛，代表日本队出赛，黑田博树在赛事中击败南韩队，并且完封中华台北队。黑田博树从2001年至2003年之间连续三年都获得10场胜投，并于2001年首次在日本职棒全明星赛中登场。黑田博树在2003年开幕战中先发，取代广岛东洋鲤鱼队先前的王牌投手佐佐冈真司。他于2004年获选为雅典奥运日本棒球代表队，并且帮助日本队获得铜牌。他也在2004年6月24日投出生涯最快的球速：时速157公里。黑田博树在2005年夺得15次胜投，也是中央联盟胜投王，并获选为年度最佳九人与金手套奖。他在2006年以1.85的自责分