Obwohl Lazio Roms Präsident Sergio Cragnotti im Sommer 2000 bereits verkündet hatte, man hätte Vorkaufsrechte für Cannavaro erstanden, wechselte dieser nicht zu Lazio, da der Verein hoch verschuldet war und Sparmaßnahmen ergreifen musste. Stattdessen wechselte er zu Inter Mailand und lehnte somit auch weitere Angebote von anderen Klubs, die offiziell Interesse hatten, ab. Inter, das in der Saison zuvor Dritter geworden war, spielte in dieser Saison in der Champions League und erreichte dort mit Cannavaro und seinem ehemaligen Teamkollegen Hernán Crespo das Halbfinale. Dort scheiterte Inter, wegen der Auswärtstorregel, am Stadtrivalen und späteren Sieger, dem AC Mailand. Dafür landete Inter in der Liga vor "Milan" und wurde Vizemeister hinter Juventus Turin, was eine erneute Qualifikation für die Champions League bedeutete. In der nächsten Saison blieb Inter aber hinter den eigenen Ansprüchen zurück, schied schon in der Champions-League-Gruppenphase aus und wurde nur Vierter in der Serie A. Obwohl Cannavaro bei Inter einen Vierjahresvertrag unterschrieben hatte, verließ er den Verein nach dieser Saison und wechselte zu Juventus Turin.