Di bawah jurulatih Giovanni Trapattoni yang menggantikan Zoff, Inzaghi merupakan penjaring terbanyak bagi pasukan Itali ketika kempen kelayakan Piala Dunia 2002 dan kelayakan UEFA Euro 2004. Selain itu, beliau mencatatkan hatrik pertamanya untuk Itali ialah ketika menang 4-0 ke atas Wales di laman sendiri pada 6 September 2003 Beliau tidak menjaringkan sebarang gol ketika Piala Dunia 2002 berlangsung dan beliau hanya melakukan dua penampilan sebelum Itali tersingkir di pusingan 16 kepada pasukan tuan rumah, Korea Selatan meskipun beliau menjaringkan gol namun tidak disahkan pada aksi terakhir kumpulan menentang Mexico yang berkesudahan seri 1–1.