A 2004-es klasszikus sakkvilágbajnokság versenysorozatában újabb lépést tett a cím felé, ezúttal a 2002-es dortmundi szupertornán, amely a Professzionális Sakkszövetség (PCA) világbajnokjelöltek tornájának számított, egészen a döntőig jutott. Az előverseny során a nyolc versenyző két négyes csoportban játszott kétfordulós körmérkőzést egymással, és Topalov a csoportjában Alekszej Sirovval holtversenyben végzett az élen. A párosmérkőzéses elődöntőben 3,5–2,5 arányban győzött az orosz Jevgenyij Barejev ellen, a döntőben a magyar Lékó Pétertől szenvedett 2,5–1,5 arányban vereséget. Így a világbajnoki címért a magyar versenyző mérkőzhetett meg a regnáló világbajnokkal Vlagyimir Kramnyikkal.