Jabarkan 2000-an dari Julia Roberts

Pada 2000, Roberts memerankan seoarng aktivis lingkungan yang bernama Erin Brockovich dalam perjuangannya melawan Perusahaan Gas dan Listrik Pasifik (PG&E) California dalam film Erin Brockovich, di mana ia menerima AS$ 20 juta. Film ini diangkat dari kisah nyata. Peter Travers menulis dalam majalah Rolling Stone , "Roberts berhasil menggambarkan Erin ketika ia mencoba untuk tetap bertanggung jawab kepada anak-anaknya dan pekerjaan yang telah memberinya kebangaan", sementara kritikus Entertainment Weekly, Owen Gleiberman menyatakan "Senang menyaksikan Roberts, dengan akting genitnya dan arus melankolisnya". Erin Brockovich menghasilkan AS$ 256,3 juta di seluruh dunia, dan Roberts memenangkan Academy Award untuk Aktris Terbaik untuk perannya. Pada Desember 2000, Roberts, yang telah menjadi aktris dengan bayaran tertinggi selama tahun 1990-an, menjadi aktris pertama yang masuk ke dalam daftar 50 wanita paling berpengaruh dalam bisnis pertunjukan oleh The Hollywood Reporter.

Pada 2001, Roberts terlibat dalam komedi gangster jalanan dengan judul The Mexican, dimana ia bermain dengan Brad Pitt. Film ini menghasilkan As$ 66,8 juta di box office.

Film berikutnya adalah komedi romantis America's Sweethearts pada 2001, dibintangi Roberts bersama dengan Billy Crystal, John Cusack, dan Catherine Zeta-Jones. Disutradarai oleh Joe Roth, bercerita tentang pasangan yang berpengaruh di Hollywood, Gwen dan Eddie, yang berpisah ketika Gwen mencampakkannya untuk pria lain. Roberts memerankan adik dan asisten Gwen yang kelebihan berat badan yang diam-diam jatuh cinta pada Eddie (Cusack) selama bertahun-tahun. Film ini meraup lebih dari AS$ 138 juta di seluruh dunia.

Pada musim gugur 2001, Roberts bekerja sama dengan sutradara Erin Brockovich, Steven Soderbergh dalam film Ocean's Eleven. Film ini dibuat ulang dari film dengan judul yang sama yang dibuat oleh Rat Pack pada 1960. Ocean's Eleven juga dibintangi oleh George Clooney, Brad Pitt, dan Matt Damon. Roberts memerankan Tess Ocean, mantan istri dari Danny Ocean (Clooney), yang semula diperankan oleh Angie Dickinson, yang mengencani seorang pemilik kasino yang diperankan oleh Andy García. Ocean's Eleven menjadi film terlaris kelima tahun itu dengan total AS$ 450 juta di seluruh dunia.

Pada 2003, Roberts bermain dalam film drama oleh Mike Newell dengan judul Mona Lisa Smile, yang dibintangi oleh Kirsten Dunst, Maggie Gyllenhaal, dan Julia Stiles. Roberts menerima AS$ 25 juta untuk perannya sebagai profesor sejarah dan seni yang berpikiran maju di Wellesley College pada 1953 - bayaran tertinggi yang pernah diperoleh seorang aktris hingga saat itu.

Pada 2004, Roberts menggantikan Cate Blanchett dalam film oleh Mike Nichols dengan judul Closer, sebuah film drama romantis yang ditulis oleh Patrick Marber. Filim ini diangkat dari drama teater pada 1997 yang memenangkan penghargaan dengan judul yang sama. Film ini juga dibintangi oleh Jude Law, Natalie Portman, dan Clive Owen.

Pada tahun yang sama, ia mebali berperan sebagai Tess Ocean dalam sekuel Ocean's Twelve. Film ini mendapatkan pendapatan kotor AS$ 363 juta di seluruh dunia, sebagian besar dari tayangan internasionalnya. Roberts tidak muncul dalam film ketiganya dan terakhir seri, Ocean's Thirteen (2007).

Pada 2005, ia tampil dalam video musik untuk single "Dreamgirl" oleh Dave Matthews Band; itu adalah penampilan video musik pertamanya. Roberts muncul dalam daftar 10 aktris dengan bayaran tertinggi oleh The Hollywood Reporter setiap tahun dari 2002 hingga 2005.

Ia kemudian menjadi pengisi suara untuk film animasi (2006) dengan judul The Ant Bully dan Charlotte's Web.

Roberts membuat debut Broadway-nya pada 19 April 2006, sebagai Nan dalam cerita drama teater oleh Richard Greenberg 1997 dengan judul Three Days of Rain. Ia bermain dengan Bradley Cooper dan Paul Rudd. Meskipun drama itu meraup hampir US $ 1 juta dalam penjualan tiket selama minggu pertama.

Film Roberts berikutnya adalah Charlie Wilson's War, ia bermain dengan Tom Hanks dan Philip Seymour Hoffman dan disutradarai oleh Mike Nichols. Roberts bermain sebagai seorang sosialita Joanne Herring, pasangan dari Anggota Kongres Texas Demokrat Charles Wilson. Film ini dirilis pada 21 Desember 2007, Roberts mendapatkan nominasi Golden Globe keenamnya dalam film ini.

Fireflies in the Garden adalah sebuah drama independen di mana Roberts memerankan seorang ibu yang kemudian meninggal. Film ini juga dibintangi oleh Ryan Reynolds dan Willem Dafoe. Film ini diputar di Berlin International Film Festival 2008 dan kemudian diputar di bioskop-bioskop Eropa — film itu tidak dirilis di Amerika Utara hingga 2011.

Pada 2009, Roberts bersama dengan Clive Owen bermain di film thriller dengan judul Duplicity. Ia memainkan agen CIA yang berkolaborasi dengan mata-mata lain untuk melakukan penipuan. Untuk penampilannya, ia menerima nominasi Golden Globe yang ketujuh. Pada tahun yang sama, Lancôme mengumumkan bahwa Roberts akan menjadi duta global untuk perusahaan tersebut.