Med Patriots skapte Brady og hovedtrener Bill Belichick NFLs mest vellykkede quarterback-hovedtrener duo. De blir referert som grunnmuren for Patriots' dynasti fra 2001 til 2019, og perioden har blitt kalt for Brady–Belichick-æraen. Dynastiet ses på som et av de beste i sport noensinne, og Bradys suksess hjalp Patriots til å sette rekorder for flest turer til Super Bowl (11) og seiere (6, delt med Pittsburgh Steelers). I Bradys første sesong som starter vant laget sin første tittel i Super Bowl XXXVI, og fulgte det opp med to titler på rad i 2003 og 2004. Patriots satte en NFL-rekord med 21 seiere på rad (serie- og sluttspill) i denne perioden, og Brady vant 10 sluttspillkamper på rad (som også var hans 10 første sluttspillkamper), også en NFL-rekord.