Boonen fikk istedenfor kontrakt med det belgiske laget Quick Step-Davitamon som satset mye på Boonens spesialiteter, en-dagsklassikerne og spurtene. I 2003 hjalp han for det meste sin mentor Johan Museeuw, men i 2004 ble han en av Quick Steps viktigste ryttere. På vårparten vant han både E3 Prijs Vlaanderen og Gent-Wevelgem. I tillegg ble det seier i to etapper i Tour de France, blant annet den svært ettertraktede siste-etappen opp Champs-Élysées i Paris.