Bij PSV maakte hij meer doelpunten dan voorheen en ook zijn spel ontwikkelde zich verder. In het seizoen 2002/03 speelde Robben drieëndertig wedstrijden in de Eredivisie en scoorde hij twaalf keer. Het daaropvolgende seizoen zag er in eerste instantie veelbelovend uit, maar tegen AJ Auxerre in de UEFA Cup scheurde hij zijn hamstring en raakte vier tot zes weken geblesseerd. Robben revalideerde, maar later in het seizoen tegen zijn voormalige club FC Groningen ging het weer mis. Opnieuw scheurde hij zijn hamstring en weer lag hij er voor eenzelfde periode uit. Zijn deelname aan het EK van 2004 kwam hierdoor even in gevaar.