Luego, logró la clasificación para el Mundial de 2002 en Corea del Sur y Japón, pero fueron eliminados en primera ronda, tras un mal arbitraje sufrido ante el anfitrión . En ese Mundial, Pauleta anotó 3 goles. Después del Mundial, ya era un fijo en las alineaciones, por lo cual llegó a la Eurocopa en la que Portugal era la anfitriona, siendo el delantero referencia de la selección, y consiguiendo llegar a la final, donde perdieron contra todo pronóstico ante la sorprendente .