n rövanşında 2-1 mağlup ederek tarihinde ikinci defa Şampiyonlar Ligi'nde gruplara kalma başarısı gösterdi. Grup kuralarında Barcelona, Bayer 04 Leverkusen ve Olympique Lyonnais'un aralarında bulunduğu F grubuna düşen Fenerbahçe, oynadığı maçlardan puan alamayarak turnuvaya veda etti. Şampiyonlar ligindeki başarısızlık ve ligde alınan kötü sonuçlarla birlikte, 21 Aralık 2001 tarihinde Diyarbakırspor'a deplasmanda kaybedilen 2-1'lik maç sonucunda teknik direktör Mustafa Denizli'nin görevine son verildi. Yerine ise Alman teknik direktör Werner Lorant getirildi. 2002-03 sezonunun en önemli transfer hamlesi River Plate'den transfer edilen Arjantinli futbolcu Ariel Ortega oldu. Bu transferin Fenerbahçe'ye maliyeti ise 15.5 milyon dolar oldu.

2003-04 sezonu öncesi yeniden bir yapılanmaya giden Fenerbahçe, ilk olarak Alman teknik direktör Christoph Daum'u takımın başına getirdi. Transferde ise Pierre van Hooijdonk, Robert Enke, Mehmet Aurélio, Fábio Luciano ve Mert Nobre gibi önemli oyuncular takıma dahil edildi. Başarılı bir sezon geçiren Fenerbahçe, ligi Trabzonspor'un 4 puan önünde bitirerek 15. lig şampiyonluğunu elde etti ve formasına 3. yıldızı taktı. Bir sonraki sezon Şampiyonlar Ligi'ne doğrudan katılacak Fenerbahçe'nin en önemli transfer hamlesi ise Cruzeiro'dan 5 milyon dolara transfer edilen Alexsandro de Souza oldu. Bunun dışında alınan Serkan Balcı bir transfer hamlesi gerçekleşti. Şampiyonlar Ligi kuralarında Olympique Lyonnaisnais, Manchester United ve Sparta Prag'ın aralarında bulunduğu D grubuna düşen Fenerbahçe, ligde ise ilk yarıyı lider olarak tamamladı. Devre arasında takıma dahil edilen Fransız futbolcu Nicolas Anelka büyük ses getirdi. Fenerbahçe, Şampiyonlar Ligi'nde grubu 3. sırada bitirerek, UEFA Kupası'na katıldı. UEFA Kupası'nda ise 3.turda İspanyol rakibi Real Zaragoza'ya 1-0 ve 2-1'lik skorlarla elenerek Avrupa kupalarına veda etti. Ligde ise başarılı bir sezon geçiren Fenerbahçe, sezonu Trabzonspor'un 3 puan önünde lider olarak tamamlayarak 2004-05 sezonunda 16. şampiyonluğunu kazandı. 

2005-06 sezonu öncesi Juventus'tan 8 milyon euro karşılığında Stephen Appiah transfer edildi. Bir önceki sezonu şampiyon olarak tamamlayan Fenerbahçe, Şampiyonlar Ligi gruplarına doğrudan katıldı. Grup kuralarında Milan, PSV ve Schalke 04'ün aralarında bulunduğu E grubunda mücadele etti. Grup maçlarında ise 1 galibiyet, 1 beraberlik ve 4 yenilgi alarak, Avrupa kupalarına veda etti. Ligi ise Galatasaray'ın 2 puan gerisinde ikinci olarak bitiren Fenerbahçe'de sezon sonunda teknik direktör Christoph Daum ile yollar ayrıldı. Boşalan teknik direktörlük görevine ise Brezilyalı teknik adam Zico getirildi. 2006-07 sezonu öncesi Uğur Boral, Tümer Metin, Mateja Kezman, Edu Dracena, Diego Lugano, Deivid de Souza gibi oyuncular takıma dahil edildi. Şampiyonlar Ligi'ne eleme turlarından katılan Fenerbahçe, 3. tur eleme maçında Dinamo Kiev'e 3-1 ve 2-2'lik skorlarla elenerek, bu turnuvaya veda etti ve UEFA Kupası'na katıldı. UEFA Kupası'nda gruplardan çıkma başarısı gösteren Fenerbahçe, 3. turda Hollanda ligi takımlarından AZ ile eşleşti. İlk maçta kendi sahasında 3-3 berabere kalan Fenerbahçe, ikinci maçta 2-2 berabere kalarak kupaya veda etti. Ligde ise başarılı bir sezon geçiren takım, en yakın takipçisi Beşiktaş'ın 9 puan önünde ligi şampiyon olarak tamamladı. Bu şampiyonlukla, kuruluşunun 100. yılında onyedinci lig şampiyonluğunu elde etti. Diğer taraftan takımın kaptanlığını da yapmakta olan Alex, 32 maçta attığı 19 golle gol kralı oldu. Bununla birlikte Alex, Fenerbahçe formasıyla gol kralı olan ilk yabancı futbolcu oldu. Fenerbahçe, sezon sonunda Beşiktaş ile yapılan Türkiye Süper Kupası maçını Mateja Kezman ve Deivid de Souza'nın attığı gollerle 2-1 kazanarak yedinci kez bu kupayı müzesine götürdü. 

2007-08 sezonunda Şampiyonlar Ligi gruplarına doğrudan katılan Fenerbahçe'de sezon öncesi yaşanan en önemli gelişme, ünlü Brezilyalı futbolcu Roberto Carlos'un Real Madrid'den transfer edilmesi oldu. Bunun dışında Gençlerbirliği OFTAŞ'tan transfer edilen Gökhan Gönül bir diğer önemli transfer olarak gerçekleşti. Zico yönetimindeki takım, Şampiyonlar Ligi'nde FC Internazionale Milano, CSKA Moskova ve PSV'nin aralarında bulunduğu G grubunda mücadele etti. Grup maçlarında 3 galibiyet, 2 beraberlik ve 1 mağlubiyet alan takım, tarihinde ilk kez Şampiyonlar Ligi'nde 2. tura yükseldi. 2. turda Sevilla ile eşleşen Fenerbahçe, ilk maçı kendi evinde 3-2 kazandı. İkinci maçın Sevilla lehine 3-2 bitmesi üzerine karşılaşma uzatmalara gitti. Uzatmalarda da eşitlik bozulmadı ve penaltı atışları sonucunda Fenerbahçe rakibini 3-2 mağlup ederek, yine tarihinde ilk defa çeyrek finale yükseldi. Çeyrek finalde Chelsea ile eşleşen Fenerbahçe, ilk maçı 2-1 kazanmasına rağmen ikinci maçta rakibine 2-0 mağlup olarak Şampiyonlar Ligi'ne veda etti. Ligi ise Galatasaray'ın 6 puan gerisinde ikinci sırada bitirdi. Bu sezon Semih Şentürk 27 maçta attığı 17 golle gol kralı oldu. Sezon sonunda Zico ile yollar ayrılarak, boşalan teknik direktörlük görevine Luis Aragonés getirildi. 2008-09 sezonunda Daniel Güiza ve Emre Belözoğlu takıma dahil edilen önemli oyuncular oldular. Bir önceki sezonu ikinci olarak bitiren Fenerbahçe, Şampiyonlar Ligi'ne eleme turlarından katıldı. Sırasıyla MTK Budapest ve Partizan'ı eleyen takım, tarihinde ikinci kez Şampiyonlar Ligi'nde gruplara kalma başarısı gösterdi. Grup kuralarında ise Porto, FK Dinamo Kyiv ve Arsenal'in aralarında bulunduğu G grubuna düştü. Grup maçlarında 2 beraberlik ve 4 yenilgi alan takım, Avrupa kupalarına veda etti. Ligde ise başarılı bir performans elde edemeyen takım, sezonu 4. sırada bitirdi. Avrupa'da ve ligde alınan başarısız sonuçlar nedeniyle sezon sonunda teknik direktör Luis Aragonés'in görevine son verildi. Boşalan teknik direktörlüğe ise ikinci kez Christoph Daum getirildi. Türkiye Kupası'nda final oynayan Fenerbahçe, sezon sonunda Türkiye Süper Kupası maçında Beşiktaş ile karşılaştı. Maçı Alex'in attığı gollerle 2-0 kazanarak 8.kez bu kupayı müzesine götürdü.

2009-10 sezonunda UEFA Avrupa Ligi'nde mücadele edecek Fenerbahçe, kadrosunu André Santos, Fabio Bilica, Ertuğrul Taşkıran, Bekir İrtegün, Özer Hurmacı, Mert Günok, Cristian Baroni ve Mehmet Topuz gibi oyuncularla güçlendirdi. UEFA Avrupa Ligi grup maçlarında grubunu lider olarak tamamlayan takım, 2. turda Lille ile karşılaştı. İlk maçta deplasmanda rakibine 2-1 yenilen Fenerbahçe, ikinci maçta 1-1 berabere kalarak turnuvaya veda etti. Ligde ise başarılı bir sezon geçiren Fenerbahçe son hafta kendi evinde Trabzonspor ile 1-1 berabere kalarak Bursaspor'un 1 puan gerisinde ikinci olarak şampiyonluğu kaybetti. Bu şampiyonluğun kaybedilmesiyle birlikte teknik direktör Christoph Daum'un görevine son verilerek yerine Fenerbahçe'nin önemli futbolcularından Aykut Kocaman getirildi. 

2010-11 sezonunda yeni bir yapılanmaya giden takımda Miroslav Stoch, Caner Erkin, Issiar Dia, Mamadou Niang ve Joseph Yobo gibi oyuncular kadroya dahil edildi. Bir önceki sezonu ikinci sırada bitiren Fenerbahçe, Şampiyonlar Ligi'ne eleme turlarından katıldı. Bu turda İsviçre ligi takımlarından Young Boys ile eşleşti. İlk maçı 2-2 biten maçın rövanşında rakibine 1-0 yenilerek bu turnuvaya veda etti. UEFA Avrupa Ligi'nde ise Yunanistan ligi takımlarından PAOK ile eşleşen Fenerbahçe 0-0 ve 1-0'lık skorlarla rakibine elenerek Avrupa kupalarına veda etti. Ligde ise ilk yarıyı liderin 9 puan gerisinde bitiren Fenerbahçe, ikinci yarıda 17 maçta 16 galibiyet ve 1 beraberlik alarak sezonu şampiyon olarak tamamladı. Fenerbahçe bu şampiyonlukla 18. lig şampiyonluğuna ulaşmış oldu. Aynı sezon takım kaptanı Alex 33 maçta attığı 28 golle ikinci kez gol kralı oldu.

2011-12 sezonunda şike soruşturması nedeniyle Avrupa kupalarından men edilen Fenerbahçe, transferde Emmanuel Emenike, Henri Bienvenu, Reto Ziegler, ve Moussa Sow gibi önemli oyuncuları kadrosuna dahil etti. Ancak Emmanuel Emenike şike soruşturması nedeniyle lig maçlarına katılamadan Rusya'nın Spartak Moskova takımına transfer oldu. Sezon sonunda ilk 4 takımın arasında bulunduğu ve ilk kez düzenlenen play-off grubunda mücadele eden Fenerbahçe, grubu Galatasaray'ın 1 puan gerisinde ikinci sırada bitirerek şampiyonluğu kaybetti. Türkiye Kupası'nda ise finale yükselen Fenerbahçe, finalde Bursaspor ile karşılaştı. 16 Mayıs 2012 tarihinde yapılan maçta Fenerbahçe, rakibini Caner Erkin, Cristian Baroni, Semih Şentürk ve Alex'in golleriyle 4-0 mağlup ederek 29 yıl aradan sonra Türkiye Kupası şampiyonluğuna ulaştı. Sezon sonunda Alex olaylı bir şekilde takımdan gönderildi.

2012-13 sezonunda Dirk Kuyt, Salih Uçan, Hasan Ali Kaldırım, Mehmet Topal, Egemen Korkmaz, Milos Krasic, Raul Meireles ve Pierre Webó gibi önemli oyuncular kadroya dahil edildi. Bir önceki sezonu ikinci olarak bitiren Fenerbahçe, eleme turlarından katıldığı Şampiyonlar Ligi'nde play-off karşılaşmasında Spartak Moscow takımına 1-2 ve 1-1'lik skorlarla elenerek bu turnuvaya veda etti. Avrupa kupalarına UEFA Avrupa Ligi'nden devam eden takım, grup maçlarında 4 galibiyet, 1 beraberlik ve 1 mağlubiyet alarak grubunu lider olarak tamamladı ve bir üst tura yükseldi. 2. turda BATE Borisov'u, 3. turda ise Viktoria Plzen'i eleyen Fenerbahçe, tarihinde ilk kez çeyrek finale yükseldi. Çeyrek finalde Lazio ile eşleşen Fenerbahçe, rakibini ilk maçta kendi sahasında 2-0 yendi. İkinci maçta ise deplasmanda 0-0 berabere kalarak yarı finale yükseldi. Yarı finalde Portekiz ligi takımlarından Benfica ile karşılaşan Fenerbahçe, ilk maçı kendi sahasında 1-0 kazanmasına karşın, deplasmanda rakibine 3-1 yenilerek turnuvaya veda etti. Ligi ise Galatasaray'ın 10 puan gerisinde ikinci sırada bitirdi. Aynı sezon Türkiye Kupası'nda finale yükselen Fenerbahçe, finalde Trabzonspor'u Moussa Sow'un attığı golle 1-0 mağlup ederek 6. kez Türkiye Kupası'nı kazandı.

2013-14 sezonunda teknik direktör Aykut Kocaman ile yollar ayrılarak yerine Ersun Yanal getirildi. Transferde ise Alper Potuk, Michal Kadlec ve Bruno Alves önemli transfer hamleleri olarak gerçekleşti. Daha önce şik