Ennen Salt Lake Cityn olympiakisoja 2002 Ammann loukkaantui, mutta kuntoutui kisoihin mennessä ja voitti täysin yllättäen olympiakultaa sekä normaali- että suurmäessä. Tätä ennen hän ei ollut voittanut yhtään maailmancupin osakilpailua. Hän jatkoi hyviä otteitaan vielä kisojen jälkeen voittamalla Oslossa normaalimäen kilpailun. Lentomäen MM-kilpailuissa hän oli Harrachovissa 2002 viides ja Planicassa 2004 neljästoista. Val di Fiemmen MM-kisoissa 2003 Ammann oli normaalimäessä kymmenes ja Torinon olympialaisissa 2006 suurmäessä viidestoista.