Cocu i els Països Baixos també van disputar el Campionat d'Europa de futbol del 2000, que se celebrava a Bèlgica i als mateixos Països Baixos. En la fase de grups, els neerlandesos, amb Cocu de titular, van guanyar els tres partits. A quarts de final es van trobar amb Iugoslàvia, a qui també van vèncer. Finalment, els Països Baixos van tornar a quedar eliminats per culpa dels penals, aquest cop contra Itàlia. Cocu va disputar la fase de classificació per disputar la Copa del Món de Futbol de 2002, que la selecció neerlandesa no va superar, essent superada per Portugal i Irlanda. El 2003, Cocu va ser expulsat per primera vegada defensant la samarreta de la selecció dels Països Baixos, en el transcurs d'un partit amistós contra Bèlgica. Els neerlandesos van aconseguir classificar-se per al Campionat d'Europa de futbol del 2004, on Cocu va marcar dos gols a Àustria en cada un dels dos partits que van disputar els dos convinats. Durant aquell campionat europeu, disputat a Portugal, Cocu va ser nomenat el capità de l'equip neerlandès, disputant tots els partits. A quarts de final, Cocu va fallar el seu penal en la tanda, després que els Països Baixos empatessin el partit (0-0) contra Suècia; això no obstant, els neerlandesos van aconseguir classificar-se per a semifinals de la competició. Tot i així, van ser eliminats per Portugal, amfitriona de la competició i que, posteriorment, perdria la final contra Grècia. Després d'aquella competició, Cocu perdria la capitania de la selecció en favor d'Edgar Davids; la decisió l'havia près el nou seleccionador neerlandès, Marco van Basten.