Winslet hadde en rolle i krigsfilmen "Enigma" i 2001, som er basert på boken med samme navn av Robert Harris, som igjen tar for seg kodeknekkingen og oppdagelsen av Katyn-massakren under andre verdenskrig. Filmen handler om Tom Jericho, som ønsker å besøke ekskjæresten Claire etter å ha kommet seg fra et mentalt sammenbrudd. Hun er imidlertid forsvunnet, og da ber han samboeren hennes Hester Wallace (Winslet) om hjelp til å komme til bunns i hva som har hendt. Både filmen og Winslets rolletolkning fikk god kritikk, og "San Francisco Chronicle" mente det var en av hennes bedre rolleskildringer. 25. februar 2001 presenterte hun prisen for beste regi til Ang Lee under den 54. BAFTA-utdelingen.