Au championnat du monde 2004, le joueur écossais officie en tant que tête de série numéro treize. Son premier match contre le surprenant Mark King est compliqué, mais il s'impose tout de même (10 à 9). Au deuxième tour, Graeme Dott a rendez vous avec un joueur qu'il commence à connaître ; John Higgins. Dott l'emporte sur le score de 13 contre 10. Son match de quart de finale l'oppose à un joueur légèrement mieux classé que lui ; le mondial, David Gray. Dott passe l'obstacle sans problème. En demi-finale, il vient à bout du très coriace Matthew Stevens, avant d'être balayé par Ronnie O'Sullivan en finale (18-8).