Setelah performa yang tangguh pada Piala Konfederasi FIFA 2001, Ono pindah ke Feyenoord Rotterdam Eredivisie Belanda pada tahun 2001. Pada musim pertamanya, ia membantu Feyenoord memenangkan Piala UEFA 2002, membuatnya sebagai pemain Jepang pertama dalam sejarah yang memenangkan trofi Eropa. Namun, serangkaian cedera membuatnya absen untuk waktu yang lama. Setelah ia kehilangan sebagian besar musim 2004-05, klub menjualnya. Bertugas di klub yang bermarkas di Rotterdam adalah nilai tinggi dan pemain internasional Belanda Wesley Sneijder mengatakan "Shinji Ono adalah lawan terberat yang pernah saya hadapi".