I 2002 deltok han i sitt første Europamesterskap. Med sine 78,36 meter manglet Thorkildsen 68 cm på å bli blant de 12 som gikk videre fra kvalifiseringen. Han ble nummer 15. I NM i Sandnes dette året tapte Thorkildsen til bokser og spydkaster Pål Arne Fagernes, og fikk sitt andre NM-sølv. Ved slutten av året toppet han likevel statistikken som Norges beste spydkaster med sitt årsbeste på 83,43 meter.