2001 siegte Imbriani beim Turnier in Paris. Bei den Weltmeisterschaften in München bezwang sie im Viertelfinale Legna Verdecia und im Halbfinale Salima Souakri aus Algerien. Im Finale unterlag sie der Nordkoreanerin Kye Sun-hui. 2002 siegte sie beim World-Masters-Turnier in Bukarest. Bei den Weltmeisterschaften 2003 in Osaka unterlag Imbriani im Viertelfinale der Japanerin Yuki Yokosawa. Mit Siegen in der Hoffnungsrunde über die Südkoreanerin Kim Kyung-ok, die Spanierin Ana Carrascosa und die Nordkoreanerin Ri Sang-sim erkämpfte sich Imbriani eine Bronzemedaille. In ihrem letzten großen Turnier, den Olympischen Spielen 2004 in Athen, gewann Raffaella Imbriani ihren ersten Kampf gegen die US-Judoka Charlee Minkin durch eine Strafe für die Gegnerin. Im Achtelfinale bezwang sie die Griechin Maria Tselaridou durch Ippon nach 4:16 Minuten. Gegen die Chinesin Xian Dongmei unterlag sie im Viertelfinale nach 4:14 Minuten. In der Hoffnungsrunde schied Imbriani gegen die Algerierin Salima Souakri durch Waza-ari aus.