Antes de comenzar la temporada 2001–02, Nowitzki había firmado una extensión de su contrato por 6 años y 90 millones, que lo convirtieron en el segundo deportista alemán mejor pagado tras Michael Schumacher. Dirk continuó mejorando, en esta ocasión sus promedios fueron de 23.4 puntos, 9.9 rebotes y 2.4 asistencias. Por primera vez, Nowitzki fue seleccionado para participar en el All-Star de 2002. Desde entonces, ha participado en las siguientes siete ediciones. También fue incluido en el 2º quinteto de la NBA. En la temporada, Dirk firmó 13 partidos con números de, mínimo, 30 puntos y 10 rebotes, tercero tras Shaquille O'Neal y Tim Duncan. En esta temporada, el "Big Three" estuvo apoyado por un 6º hombre como Nick Van Exel que ayudó a que el equipo mejorará sus registros del año pasado con un récord de 57-25.