В 2000 году Антониу Оливейра вновь стал главным тренером сборной Португалии. В отборочном цикле чемпионат мира 2002 года португальцы выиграли 7 матчей и 3 раза сыграли вничью. Заняв первое место в группе, сборная Португалии в третий раз пробилась на чемпионат мира по футболу. В финальном турнире сборная Португалии проиграла два матча сборной США — 2:3 и сборной Южной Кореи — 0:1 и вылетела из турнира после групповой стадии.