I åpningskampen for 2002-sesongen hadde Brady 294 pasningsyards og tre touchdowns da Patriots vant 30–14 mot Pittsburgh steelers, og vant sin tredje AFC Offensive Player of the Week-tittel. Da Patriots slo Buffalo Bills 38–7 i uke 9 hadde han 265 pasningsyards og tre touchdowns, og fikk igjen den samme utmerkelsen. Brady og Patriots avsluttet sesongen 9–7, delt med New York Jets og Miami Dolphins for førsteplass i divisjonen; Jets vant derimot divisjonens tredje tiebreaker, og Patriots gikk glipp av sluttspillet. Selv om Brady hadde sin karrieres dårligste sesong i forhold til passer rating (85,7) og interceptions (14), ledet han ligaen i touchdownpasninger med 28, og hadde 921 mer pasningsyards enn i 2001-sesongen.