Sponsor Red Bull kürzte sein Engagement drastisch und wechselte zu Arrows, weil der von den Österreichern geförderte Pilot Enrique Bernoldi kein Cockpit bekam. Stattdessen setzte Peter Sauber den unbekannten Neuling Kimi Räikkönen ins Auto und erlebte 2001 das beste Jahr der Teamgeschichte. Zusammen mit Nick Heidfeld, der im Vorjahr bei Prost noch punktlos debütiert hatte, sammelte der Finne 21 WM-Punkte. Zudem konnte Heidfeld in Brasilien einmal mehr einen dritten Platz für das Team einfahren. Diese Ergebnisse sorgten für Platz vier in der Endwertung der Konstrukteure. Dieses Niveau wurde danach nicht wieder erreicht, obwohl Sauber 2002 mit der Verpflichtung des späteren Ferrari-Fahrers und Vizeweltmeisters Felipe Massa für nach nur einer Saison bereits zu McLaren gewechselten Räikkönen noch einmal ein Händchen für Fahrertalente bewies, 2003 schließlich Heinz-Harald Frentzen nach einigen erfolgreichen, zuletzt aber wechselhaften Jahren zum Team zurückkehrte und auch der Grand-Prix-Sieger Giancarlo Fisichella sowie der frühere Weltmeister Jacques Villeneuve zeitweilig für das Team fuhren. Die Fahrer von Sauber mussten sich dabei insbesondere mit den Fahrern der erstarkenden Teams BAR, Renault, Jaguar und Toyota messen, die ab 2002 konstantere Ergebnisse erzielten und Sauber den Platz hinter den Spitzenteams Ferrari, McLaren und Williams streitig machten. Der letzte größere Erfolg dieser Zeit war Frentzens dritter Platz beim Großen Preis der USA 2003. Ende 2004 endete die Partnerschaft mit Red Bull endgültig, da die Österreicher seit der folgenden Saison mit einem eigenen Team an der Formel-1-Weltmeisterschaft teilnehmen. In Interviews ließ Sauber immer öfter verlauten, dass er sich den Einstieg eines Automobilwerkes als Anteilseigner seines Teams vorstelle, um dessen Zukunft langfristig zu sichern.