No ano de 2002, foi escalado para a seleção que disputou a Copa do Mundo. Com a lesão do titular Emerson, Gilberto Silva atuou como titular na competição. Foi titular em todos os jogos da campanha do pentacampeonato, sem sequer ter sido substituído. De acordo com a revista Veja, Gilberto "carregou o piano para Ronaldo e Rivaldo para que estes pudessem se destacar". Ele não se limitava a defender e, na semi-final, deu o passe que resultou no gol de Ronaldo que classificou o Brasil para a final. A atuação de Gilberto nesta Copa do Mundo o colocou entre os maiores volantes do mundo.