Il retrouve la suprématie mondiale dès l'année suivante en enchaînant deux saisons de compétitions sans la moindre défaite. Début 2001, il délaisse provisoirement le en décidant de se tester sur des distances supérieures. Il remporte un nouveau titre mondial « indoor », sur , à l'occasion des Championnats du monde en salle de Lisbonne où il s'impose en , en devançant le Belge Mohammed Mourhit et l'Espagnol Alberto García. Auteur de sur le mile fin juin lors de la Prefontaine Classic de Eugene, il se rapproche de son record personnel sur la distance en établissant le temps de au meeting Golden Gala de Rome. Début août à Edmonton, Hicham El Guerrouj décroche son troisième sacre mondial consécutif en plein air en s'imposant en finale des Championnats du monde en , devant Bernard Lagat () et le Français Driss Maazouzi (), et ce, en l'absence de Noah Ngeny, éliminé en demi-finale. Il établit peu après la meilleure performance mondiale de l'année sur à l'occasion du meeting de Bruxelles en parcourant la distance en , soit le deuxième meilleur temps de sa carrière, à 12/100 de seconde seulement de son propre record du monde. Vainqueur sur à Berlin, il s'adjuge pour la deuxième année consécutive le jackpot de la Golden League qu'il partage avec cinq autres athlètes. En fin de saison 2001, à Melbourne, le Marocain remporte la finale du Grand Prix devant Bernard Lagat ( contre ). Il reçoit de la part de l'IAAF le trophée de l'athlète de l'année au même titre que la perchiste américaine Stacy Dragila.