En el Eurobasket de 2005 en Serbia y Montenegro, Nowitzki se colgó su segunda medalla con el combinado nacional. Contra todo pronóstico, superaron a Eslovenia en cuartos y a España en semifinales. Frente a Eslovenia firmó 22 puntos y frente a España anotó 27 con canasta decisiva incluida por encima de Jorge Garbajosa a falta de 3,9 segundos para el final. En la final cayeron frente a Grecia por 78-62. Nowitzki fue el máximo anotador del torneo con 26,7 puntos, y el segundo máximo reboteador con 10,8. Se llevó el .