V prvním utkání skupiny mistrovství světa v roce 2002 proti Ekvádoru sám dvěma góly zařídil výhru 2:0. Jeho další trefa proti Chorvatsku neodvrátila porážku 1:2, po remíze 1:1 s Mexikem ale Italové přeci jenom postoupili do osmifinále. Nechvalně proslulé utkání proti domácí Jižní Koreji odehrál Vieri celé a v 18. minutě se prosadil hlavičkou vzdor těsné obraně Jihokorejců. Soupeř ale v závěru vyrovnal a v prodloužení si tzv. zlatým gólem zajistil postup do čtvrtfinále.