Ai mondiali di Barcellona del 2003 Popov si aggiudicò nuovamente sia i 50 m che i 100 m stile libero e rivelò che Barcellona per lui era una città speciale, perché per lui era lì che tutto era cominciato, ai Giochi olimpici del 1992. Popov si è presentato anche alle Olimpiadi di Atene 2004, a 33 anni (il nuotatore più anziano), non riuscendo però a qualificarsi per le finali nelle sue due gare preferite.