2002 stand sie in zwei Finals im Einzel und der Mannschaftskonkurrenz der Asienspiele in Busan, unterlag jedoch in beiden. Dies führte zu Kritik an ihrem Auftreten und Vorwürfen, sie sei zu inaktiv und habe zu wenig Selbstvertrauen. Es kam zu Spekulationen, Wang Nan würde ihre Karriere beenden, im Januar 2003 verlor sie außerdem Platz 1 der Weltrangliste. Im selben Jahr bei der Tischtennisweltmeisterschaft in Paris gewann Wang Nan jedoch zum dritten Mal in Folge die Titel im Einzel und Doppel, außerdem wurde sie Weltmeisterin im Mixed und zum dritten Mal World-Cup-Siegerin. Bei den Olympischen Sommerspielen 2004 in Athen konnte sie ihren Einzeltitel zwar nicht verteidigen, wiederholte aber den Gewinn des Doppel-Turniers (mit Zhang Yining, gegen die sie später im Jahr das World-Cup-Finale verlor).