Fra mars 1999 til januar 2002 var han på nytt forsvarsminister i Mart Laars andre regjering. I 2002 ble Luik utpekt til Estlands delegasjonsleder ved forhandlingene om NATO-medlemskap. Estland ble medlem av NATO i 2004. Jüri Luik var etterfølgende utnevnt til Estlands ambassadør til USA i Washington, D.C., NATO-ambassadør og ambassadør til Russland.