Två år senare tog han två guldmedaljer i världsmästerskapen när han vann 1000 meter tempolopp och lagsprint, vilket innebar att han fick cykla i den regnbågsfärgade världsmästartröjan under resten av året när han tävlade i de två grenarna. Hoy började tävla i 1000 meter tempolopp under 2001 efter att kompisen Jason Queally tagit guld i de Olympiska spelen i Sydney 2000. Under världscupen i Sydney vann Chris Hoy 1000 meter tempolopp och lagsprint, precis som under världsmästerskapen. Han vann också guldmedalj i Samväldesspelen 2002 i Manchester i 1000 meter tempolopp före sina landsmän Jason Queally och Jamie Staff.