Service à la russe の食事での配膳の仕方は、食事のコース数により変動する。特定の注文に従ってテーブルウェアを並べる。最初のコースで、食卓についた客は一番外側に並べられたカラトリーを使い始める。各コースが終わると客は使い終わったカラトリーを使った皿またはボウルに置き、ウェイターが食卓から運び出す。次のコースが始まると外側から次のカラトリーを使い、これを繰り返す。ディナー皿の左にはフォーク、右にはナイフ、スプーンは更に右外側に配膳する。
翌2001年1月、年初の重賞・京都金杯では直線で追い込むもダイタクリーヴァに雪辱を許し3着となる。その後は翌月のダートGI競走・フェブラリーステークスへ向かう予定だったが、右前脚に球節炎を発症し休養を余儀なくされる。5月に京王杯スプリングカップで復帰するも9着、GI・安田記念では11着と敗れ、競走後に再び休養に入った。なお、的場が2月で引退しており、この春より新たな鞍上に四位洋文を迎えている。9月、復帰戦のダート交流重賞・日本テレビ盃で勝利を挙げると、10月には盛岡で行われる交流GI・マイルチャンピオンシップ南部杯に臨んだ。前年の最優秀ダートホースであるウイングアロー、当年のフェブラリーステークスを制したノボトゥルーを抑えて1番人気の支持を受けると、最後の直線では地元馬トーホウエンペラーとの競り合いを制して優勝。1984年にグレード制が導入されて以来初となる芝・ダート双方でのGI制覇を果たした。当初陣営は南部杯のあと前年度優勝したマイルチャンピオンシップへ出走させる予定を立てていたが、アグネスデジタルの収得賞金額が天皇賞（秋）への出走要件を満たしていることから、白井は急遽同競走への出走を決定した。天皇賞は日本中央競馬会の国際化計画に基づき、前年より外国産馬にも2頭の出走枠が設けられたばかりだった。競走1カ月前に天皇賞出走と目されていた外国産馬は、宝塚記念優勝の5歳馬メイショウドトウとNHKマイルカップ優勝の3歳馬クロフネであった。2頭のうち、クロフネは特に注目されていた。前年春以来、芝の中・長距離戦線ではテイエムオペラオーとメイショウドトウが6度にわたって1、2着を占めており、ファンの間にも倦怠感が漂いつつあるなかで、そうした状況を打破する新勢力として期待されていたのである。しかし獲得賞金で上回るアグネスデジタルの出走によりクロフネは天皇賞から除外され、一部ファンからはアグネスデジタル陣営に対して「どうせ勝てないくせに、クロフネの邪魔をするな」という旨の非難の声も上がった。当日、アグネスデジタルは4番人気に支持されたが、オッズは上位で一桁台のテイエムオペラオー、メイショウドトウ、ステイゴールドからは大きく離れた20倍であった。午前中の降雨により馬場状態は重馬場となり、前座の各競走では馬場の内側を通った馬が伸びあぐねる様子が続いていた。白井は四位に対して「馬場の良いところを走らせるように」、「4コーナーを回ったら、観客席に向かって走れ」という指示を与えた。スタートが切られると、逃げ馬のサイレントハンターが出遅れ、レースを引っ張る馬がいなくなったことで前半1000メートル通過は62秒2と、重馬場を考慮しても遅いペースとなった。多くの馬がこのペースに焦れて騎手との呼吸を欠いていくなか、10番手前後を進んだアグネスデジタルは落ち着いた状態でレースを運んだ。最後の直線ではメイショウドトウをかわしたテイエムオペラオーが抜け出したが、大外を追い込んだアグネスデジタルがゴール前で一気に差し切り、同馬に1馬身差を付けて優勝を果たした。外国産馬による天皇賞制覇は、出走可能であった1956年秋に優勝したミッドファーム以来、45年ぶりの出来事であった。馬主の渡辺はインタビューにおいて「周りから心ないことをいろいろ言われましたが、言った人たちは恥をかいたんじゃないでしょうか」と述べた。他方、このときは未だ「馬場状態や展開の利があった」と、その勝利をフロック視する見方もあった。この後、陣営は連覇が懸かるマイルチャンピオンシップを飛ばし、12月に香港で行われる香港国際競走のメインレース・香港カップへの出走を選択。当年の香港国際競走には4つのG1競走へ6頭の日本馬が参戦し、香港ヴァーズをステイゴールドが、香港マイルをエイシンプレストンが制した。そして迎えた香港カップにおいてアグネスデジタルはG1競走2勝のトブーグ（UAE）に次ぐ2番人気に支持される。アグネスデジタルは14頭立て12番枠からの発走であったが、シャティン競馬場の2000メートルコースはスタート直後に第1コーナーがあり、四位は内の馬の圧力を受けて外へ振られることを嫌い、発走後すぐにアグネスデジタルを先頭に立たせた。そしてコーナーをスムーズに回ると、道中はトブーグがスローペースで馬群を先導する後方で5番手を進んだ。第3コーナーからペースが上がるのに任せてアグネスデジタルは最終コーナーで再び先頭に立ち、最後の直線では追いすがるトブーグをアタマ差しのいで勝利した。四位は「最初のコーナーをスムーズに回ったところで、これはいけそうだと思った。勝利を確信したのは、直線で先頭に立ったとき。内から（トブーグ騎乗の）デットーリが差し返してきたことも、外から1頭きてたのもわかったけど、負ける気はしなかった。思ったようなレースができてうれしかった」と感想を述べた。日本馬が勝利を重ねるたびに重圧で顔を強張らせていた白井は「そりゃもうプレッシャーがかかったでぇ」と破顔し、「本当に勝てて良かった。世界のホースマンが見ている前で。世界の基準になる2000メートルのレースを勝ったんだから、これは価値があるでしょう」と述べた。当年これが最後の出走となったアグネスデジタルは、年度表彰JRA賞において最優秀4歳以上牡馬に選出された。年度代表馬には東京優駿（日本ダービー）とジャパンカップを制した3歳馬ジャングルポケットが選出され、アグネスデジタルは24％の得票率で次点となっている。また、最優秀ダートホースには天皇賞除外によりダート路線を進みジャパンカップダートを制したクロフネが受賞したが、同馬は屈腱炎発症によりこの年限りで引退した。