Nach einem erneuten Trainerwechsel hin zu Klaus Toppmöller erlebte Bayer 04 die sportlich bedeutendste Saison seiner Vereinsgeschichte. Auch in dieser war Nowotny als Kapitän der Mannschaft Leistungsträger. Insgesamt spielte er in 51 von 60 möglichen Partien und erreichte in der Bundesliga die erste Herbstmeisterschaft des Vereins überhaupt, also die Tabellenführung nach dem Ende der Hinrunde. Mit zunehmender Zeit erspielten sich die Leverkusener immer realistischere Chancen auf einen Titelgewinn: Die Mannschaft um Nowotny erreichte sowohl im DFB-Pokal als auch in der Champions League das Finale des Wettbewerbes. In der Bundesliga wahrte man sich bis zum letzten Spieltag die Möglichkeit zur Meisterschaft. Am 30. April 2002 verletzte sich Nowotny im Halbfinale der Champions League am Kreuzband, sodass er im jeweils letzten Spiel aller drei Wettbewerbe nicht mehr teilnehmen konnte. Die Mannschaft erreichte in der Liga nur den zweiten Platz sowie verlor sowohl das Champions-League-Finale in Glasgow gegen Real Madrid und das DFB-Pokal-Finale gegen den FC Schalke 04. Durch die Verletzung konnte Nowotny ebenfalls nicht an der anschließenden Weltmeisterschaft in Japan und Südkorea teilnehmen.