Nowitzki giành được huy chương đầu tiên khi dẫn dắt Đức giành huy chương đồng trong Giải vô địch thế giới FIBA 2002. Trong trận tứ kết với Tây Ban Nha do Pau Gasol dẫn dắt, Tây Ban Nha đã vươn lên dẫn trước 52–46 sau 3/4 thời gian, nhưng sau đó Nowitzki ghi được 10 điểm trong hiệp cuối cùng và dẫn dắt Đức thắng ngược 70–62. Trong trận bán kết, đội của anh ấy đã đấu với đội Argentina do Manu Ginóbili dẫn dắt, nhưng dù đã dẫn trước, 74–69, chỉ còn bốn phút cuối trận và mặc dù Argentina thua thiệt quân số do Ginobili vì chấn thương bàn chân, nhưng những người Nam Mỹ đã thắng 86–80. Tuy nhiên, Đức đã giành chiến thắng 117–94 trước New Zealand trong trận tranh 3-4 an ủi và giành huy chương đồng với Nowitzki là cầu thủ ghi bàn nhiều nhất của giải đấu, (24,0 điểm mỗi trận), được bầu là MVP của giải đấu. Trở lại Đức, hơn bốn triệu khán giả truyền hình đã theo dõi các trận đấu, một kỷ lục mọi thời đại trong lịch sử bóng rổ Đức.