Kolejną nominację do Złotego Globu za drugoplanową rolę, nagród Gildii Aktorów Filmowych, Saturna i Amerykańskiego Instytutu Filmowego zdobyła za rolę Julianny „Julie” Gianni, kochanki szefa dużego nowojorskiego wydawnictwa (Tom Cruise), w dreszczowcu Vanilla Sky (2001).
Użyczyła głosu postaci królewny Fiony w filmie animowanym Shrek (2001; za dubbing otrzymała 10 mln dol.) i jego kolejnych częściach: Shrek 2 (2004), Shrek Trzeci (2007; za dubbing otrzymała rekordową kwotę 30 mln dol), Shrek Forever (2010) i Shrek ma wielkie oczy (2012). mały|upright=1.25|Leonardo DiCaprio, Martin Scorsese i Diaz na pokazie Gangów Nowego Jorku podczas festiwalu w Cannes (2002) Kreacja Jenny Everdeane, enigmatycznej kobiety-kieszonkowca w dramacie gangsterskim Martina Scorsese Gangi Nowego Jorku (2002) przyniosła jej czwartą nominację do Złotego Globu dla najlepszej aktorki drugoplanowej. Odrzuciła propozycję występu w filmie Dick i Jane: Niezły ubaw u boku Jima Carreya.