Nach dem Erfolg bei Olympia konnte Bjørndalen in den folgenden Jahren weitere Erfolge feiern. Nachdem in den Jahren 2000 bis 2002 der Franzose Raphaël Poirée dreimal hintereinander den Gesamtweltcup für sich entschieden hatte, errang Bjørndalen in der Saison 2002/03 seinen zweiten Weltcup-Gesamtsieg nach 1998 mit insgesamt elf Saisonsiegen und einem Vorsprung von 107 Punkten auf den Weißrussen Wladimir Dratschow. Bei den am Ende der Saison im russischen Chanty-Mansijsk ausgetragenen Weltmeisterschaften holte der Norweger darüber hinaus in Sprint und Massenstart seine ersten beiden Einzel-Goldmedaillen bei Weltmeisterschaften. Gleichzeitig waren dies seine ersten Weltmeisterschafts-Goldmedaillen seit dem Sieg mit der Mannschaft im Jahre 1998.