סגל הקבוצה היה שונה משמעותית מהסגל שזכה באליפות שנים מספר קודם לכן. שחקן העונה השנייה, הרכז הצרפתי טוני פארקר שנבחר בסוף הסיבוב הראשון של דראפט ה-NBA לשנת 2001 קיבל את תפקיד הרכז הפותח. לקבוצה הצטרפו מספר קלעי שלשות מנוסים כמו סטיב סמית', סטיב קר ודני פרי. בנוסף הצטרף לקבוצה הכדורסלן הארגנטינאי מאנו ג'ינובילי, בחירה מספר 57 בדראפט של 1999 ששיחק בהצלחה באירופה בקבוצת קינדר בולוניה עד כה.
הקבוצה פתחה את העונה בצורה בינונית עם מאזן של 13–19 והייתה 7 משחקים מאחורי מובילת הבית הדרום מערבי ב-NBA. המשך העונה היה מוצלח בהרבה: הספרס השיגה מאזן של 1–8 בסיבוב משחקי החוץ המסורתי בתקופת הרודיאו השנתי והחלו לצמצם את הפער במאבק על ראשות הקונפרס המערבי. בסופו של דבר עם סיום העונה הסדירה השיגה הקבוצה הישג זהה לזה של דאלאס מאבריקס עבור המאזן הטוב בליגה, אך הודות לשובר שוויון פנימי זכו במקום הראשון הכללי. הקבוצה זכתה בראשות הבית הדרום מערבי ב-NBA בפעם השלישית ברציפות וכוכבה טים דאנקן זכה בפעם השנייה ברציפות בתואר ה-MVP של העונה הסדירה ב-NBA. בפלייאוף הקבוצה פסחה מעל הפיניקס סאנס, הלוס אנג'לס לייקרס והדאלאס מאבריקס בדרך לסדרת גמר מול הניו ג'רזי נטס וכוכבה ג'ייסון קיד. הסדרה היוותה ציון דרך בכך שבפעם הראשונה נפגשו במעמד זה שתי קבוצות עבר של ליגת ה-ABA. הספרס ניצחו בסדרה בתוצאה 2–4 וזכו בתואר אליפות שני בתולדות המועדון כאשר דאנקן זוכה גם בתואר ה-MVP של סדרת הגמר ב-NBA. עם סיום העונה דייוויד רובינסון פרש לאחר שנים רבות של משחק במדי הקבוצה.
הטריו: דאנקן, פארקר וג'ינובילי (2003–2016).
2003/2004.
לאחר פרישתו של רובינסון נוצר חור משמעותי בהגנת אזור הצבע של הקבוצה. בנוסף עזבו את הקבוצה מספר שחקנים כמו סטיבן ג'קסון, סטיב קר והרכז המחליף "ספידי" קלקסטון. במהלך פגרת הקיץ החתימה הקבוצה מספר שחקנים על מנת למלא את החסר בסגל השחקנים. הסנטר הסלובני ראשו נסטרוביץ' ממינסוטה הוחתם כמחליפו של דייוויד רובינסון. הסמול פורוורד הטורקי הידו טורקוגלו הצטרף במטרה למלא את חסרונו של ג'קסון. אך ההחתמה המשמעותית של הקיץ הייתה הבאתו של הפאוור פורוורד הוותיק רוברט הורי בעל 5 טבעות אליפות שהתפרסם ביכולתו בטובה ברגעי של המשחק.
הספרס, שצירפו 9 שחקנים חדשים לקבוצתם, סבלו בפתיחת העונה מיכולת חלשה ונאלצו להתגבר על חסרונו של רובינסון, כאשר השחקנים החדשים התקשו להשתלב במערך המשחק של הקבוצה. הקבוצה ניצחה רק 10 משחקים מתוך 20 הראשונים של עונת . אולם המשכה של העונה היה מוצלח בהרבה: הקבוצה ניצחה 13 משחקים ברציפות וטיפסה במהירות במעלה טבלת הליגה. לקראת סיום העונה הקבוצה נאבקה על ראשות הקונפרס המערבי, אך סיימה עם מאזן 25–57, ניצחון אחד פחות מהמובילה. בסיבוב הראשון בפלייאוף המשיכו הספרס להציג את יכולתם הטובה וגברו ב על הממפיס גריזליס. בסיבוב השני התמודדה הקבוצה מול יריבתם הוותיקה הלוס אנג'לס לייקרס. שני המשחקים הראשונים התקיימו בטקסס והספרס ניצחו בהם ללא קושי, ובכך השיגו את ניצחונם ה-17 ברציפות. אולם כאשר הסדרה עברה ללוס אנג'לס, הספרס ירדו ביכולתם והתקשו ליצור נקודות בהתקפה. הלייקרס ניצחו בשני המשחקים הבאים והישוו את הסדרה. המשחק החמישי התקיים בטקסס מול אולם מלא והוא אחד המשחקים הזכורים בהיסטוריית ה-NBA. בשניות הסיום של המשחק קלע טים דאנקן סל דרמטי תוך כדי נפילה והעלה את קבוצתו ליתרון נקודה כאשר נותרו 0.4 שניות בלבד על שעון המשחק. לאחר פסק זמן קיבל רכז הלייקרס דרק פישר את הכדור באוויר והצליח לשחרר זריקה שנכנסה לסל ואושרה על ידי השופטים. הספרס טענו כי שעון המשחק לא הופעל בזמן אך טענתם לא התקבלה. הלייקרס השלימו בכך מהפך בסדרה ועלו ליתרון 2–3. המשחק השישי התקיים שוב בלוס אנג'לס והספרס השפופים הפסידו בו וסיימו את העונה עם טעם מר.
2004/2005: אליפות שלישית.
אחרי ההפסד שובר הלב בסיבוב השני הספרס התכוננו שוב לעונה החדשה במטרה להחזיר לעצמם את תואר האליפות. הגארד הוותיק ברנט בארי הוחתם, אך לא בוצעו שינויים משמעותיים נוספים. הספרס פתחו את העונה בצורה טובה עם מאזן 2–13 בחודש נובמבר. גם ההמשך היה מוצלח והקבוצה סיימה את 2003 במאזן 6–25. בשלב זה של העונה ביצעה הקבוצה עם הניו יורק ניקס והביאה את הסנטר נאזי מוחמד תמורת מאליק רוז ובנוסף החתימה את הפאוור פורוורד הוותיק גלן רובינסון. הללו הצטרפו לשלד שכלל את הטריו דאנקן, פארקר וג'ינובילי, ואת שחקן ההגנה המצטיין ברוס בואן. הקבוצה נאבקה מול הפיניקס סאנס על ראשות המערב, אך נאלצה להתמודד עם פציעה של דאנקן שהחמיץ את הרבע האחרון של העונה. למרות זאת זכתה הקבוצה פעם נוספת בראשות הקונפרס המערבי, ודאנקן חזר מפציעתו למשחקי הפלייאוף.
בסיבוב הראשון התמודדה הקבוצה מול הדנוור נאגטס, והפסידה במפתיע את המשחק הראשון, אך התאוששה וניצחה בכל ארבעת המשחקים הבאים. דאנקן שחזר מהפציעה הפגין יכולת מצוינת בסדרה ואף קלע 39 נקודות במשחק הרביעי שהסתיים . בסיבוב השני התמודדה הקבוצה מול סיאטל סופרסוניקס וניצחה באולמם הביתי בשני המשחקים הראשונים בהפרש דו ספרתי. המשחק השלישי שהתקיים בסיאטל היה צמוד והסתיים בניצחון הסוניקס לאחר שדאנקן החמיץ זריקה מנצחת בשניות הסיום. הסוניקס ניצחו גם במשחק הבא בתור והישוו את הסדרה. במשחק החמישי בטקסס הספרס שאיבדו מביטחונם נהנו ממשחק יוצא דופן של הארגנטינאי מאנו ג'ינובילי שקלע 39 נקודות במשחק והוביל את הקבוצה לניצחון קל. הספרס המשיכו לניצחון בסדרה במשחק השישי שהסתיים בתוצאה 96–98. בגמר המערב פגשו הספרס את הפיניקס סאנס שבשורתם שיחק ה-MVP סטיב נאש והסנטר המצטיין אמארה סטודמאייר. אף על פי שהסאנס נהנו מיתרון ביתיות, הספרס הפתיעו וניצחו בחוץ בשני המשחקים הראשונים בסדרה. גם את המשחק השלישי בביתם ניצחה הקבוצה, אך החמיצו הזדמנות לסיים את הסדרה כאשר הפסידו בטקסס את המשחק הרביעי. במשחק החמישי השתלט דאנקן על העניינים והוביל את הקבוצה לניצחון חוץ עם 31 נקודות ו-15 ריבאונדים.
בגמר ה-NBA פגשה הקבוצה את האלופה הדטרויט פיסטונס שהתבססה על משחק הגנה קשוח ומשחק מתואם בהתקפה. הספרס שהחזיקו ביתרון ביתיות ניצחו בקלות בשני המשחקים הראשונים בטקסס בניצוחו של ג'ינובילי שקלע 26 ו-27 נקודות בשני המשחקים. אולם כאשר הסדרה עברה לדטרויט היו הפיסטונס הפעם אלו שניצחו בקלות את שני המשחקים הבאים והצליחו להשוות את הסדרה. בעומדם מול הפסד שלישי רצוף בדטרויט הספרס העלו את רמת משחקם במשחק החמישי שהסתיים רק לאחר הארכה נחשב לאחד המשחקים המותחים בהיסטוריית הליגה. רוברט הורי הוותיק שלא קלע כלל במחצית הראשונה, קלע 21 מ-35 הנקודות האחרונות של הספרס, כולל שלשה מנצחת שהעלתה את הספרס ליתרון 95–96 שניות ספורות לסיום ההארכה. עם הזדמנות פז לזכות באליפות במשחק השישי, הפסידה הקבוצה 86–95 ובכך הגיעה סדרת הגמר למשחק שביעי לראשונה מזה 11 שנים. המשחק השביעי שעורר עניין רב מסביב לגלובוס התאפיין בעצבנות רבה ותוצאת סיום הרבע השלישי הייתה שוויון 57-57. הרבע האחרון היה זמנו של טים דאנקן שהפגין במשחק זה את יכולתו הטובה ביותר בסדרה והוביל את הקבוצה לאליפות שלישית כאשר הוא קולע 25 נקודות. דאנקן נבחר לMVP של סדרת הגמר ב-NBA והצטרף בכך למג'יק ג'ונסון, מייקל ג'ורדן ושאקיל אוניל כשחקנים היחידים שזכו 3 פעמים בתואר זה. בנוסף במהלך הפלייאוף קיבע מאנו ג'ינובילי בתודעת הציבור את מעמדו ככוכב עולה בליגה.
2005/2006.
לאחר שזכו בשלוש אליפויות בשש השנים האחרונות, הספרס קיבעו את מעמדם בליגה כקבוצה שיש לעבור על מנת לזכות בתואר (באנגלית: Team to beat). במהלך הפגרה הספרס החתימו את הסקורר המצטיין מהדאלאס מאבריקס, מייקל פינלי ואת הרכז המחליף הוותיק ניק ואן אקסל.
שלא במפתיע הקבוצה פתחה בצורה טובה את עונת וניצחה 16 מתוך 19 המשחקים הראשונים. הקבוצה נאבקה כרגיל על ראשות המערב מול דאלאס, והודות לניסיונם הצליחו לבסוף להשיג את המאזן הטוב בליגה של 19–63 תוך קביעת שיא מועדון.
הספרס הגיעו למשחקי הפלייאוף בפעם התשיעית ברציפות ופגשו בסיבוב את קבוצת סקרמנטו קינגס. באופן מפתיע התקשו הספרס בהתמודדות זו, ניצחו בקושי את שני המשחקים הראשונים בטקסס והפסידו בשני הבאים בסקרמנטו. אך בשלב זה נכנסה הקבוצה לקצב וניצחה בשני המשחקים הבאים בקלות ובכך דילגה מעל המשוכה הראשונה. הסיבוב השני הפגיש את שתי הקבוצות היריבות מטקסס כאשר הספרס התמודדו מול המאבריקס וכוכבה הגרמני דירק נוביצקי. הספרס ניצחו במשחק הראשון 85–87 לאחר שדאנקן קלע 31 נקודות וגבר בדו-קרב האישי על נוביצקי, אולם דאלאס לקחו את יתרון הביתיות אליהם וניצחו בקלילות במשחק השני. שני המשחקים הבאים התקיימו בדאלאס שניצחה בשניהם ביתרון קטן ועלתה ליתרון 1–3. במשחק הרביעי, עם הגב לקיר הספרס התעשתו והצליחו לנצח 87–98 כאשר בשניות הסיום ג'ייסון טרי שהפגין יכולת טובה בסדרה נתן מרפק לחברו לשעבר לקבוצה פינלי. טרי הושעה מן המשחק הבא והספרס ניצלו זאת כדי להשיג ניצחון חוץ יקר בדאלאס והצליחו להשוות את הסדרה. המשחק השביעי והמכריע התקיים ב-AT@T בסן אנטוניו. דאנקן הפגין בו יכולת מצוינת, קלע 41 נקודות עם 15 ריבאונדים והספרס הצליחו למחוק פיגור מוקדם של 20 נקודות ולהביא את המשחק להארכה. אולם בהארכה הייתה זו דאלאס ששלטה במתרחש והמשחק הסתיים בתוצאה 111–119 והמשיכה לגמר.
2006/2007: אליפות רביעית.
מאוכזבים מכישלונם לשמור על תואר האליפות הספרס התכוננו לעונת בכוחות מחודשים. הקבוצה קיימה מחנה אימונים בצרפת במטרה לגבש את הסגל ולהרחיב את החשיפה לקבוצתם בעולם.