Het daaropvolgende seizoen werd zijn doorbraak. Bij de WK van Athene in 1997 won Greene de gouden medaille op de 100 m. In 1999 - toen hij ook de 200 m won - en 2001 kon hij deze titel verlengen. In 2000 werd hij tijdens de Olympische Spelen van Sydney olympisch kampioen op de 100 m en de 4 x 100 m estafette. Op dit estafettenummer waren zijn teamgenoten Jon Drummond, Bernard Williams en Brian Lewis.