2002 startete Montoya mit zwei zweiten Plätzen in Australien und Malaysia in die Saison. Im weiteren Saisonverlauf gelang es ihm, diese Platzierungen in Spanien und Deutschland zu wiederholen. Bei den Rennen in Monaco, Kanada und Italien fiel er von der Pole-Position startend in den Top-3 liegend mit technischen Defekten aus. Montoya blieb in der Saison ohne Sieg. Er startete bei 7 von 17 Rennen von der Pole-Position und kam nur fünfmal nicht in die Top-5. Er stand siebenmal auf dem Podium. Am Saisonende lag er mit 50 Punkten auf dem dritten Platz in der Fahrerweltmeisterschaft, der sein bestes Gesamtresultat in der Formel 1 ist, und wurde nur von den Ferrari-Piloten Michael Schumacher und Rubens Barrichello geschlagen. Mit dem dritten Platz setzte er sich intern gegen Ralf Schumacher, der mit 42 Punkten Vierter geworden war, durch.