Z turnieju w Miami odpadł w I rundzie.
W kwietniu wygrał swój pierwszy turniej rangi ATP World Tour, na nawierzchni ziemnej w Estoril. Wyeliminował po drodze m.in. Carlosa Moyę oraz Juana Carlosa Ferrero. W decydującym spotkaniu pokonał w dwóch setach Jarkko Nieminena 6:4, 7:6(5). Podczas rozgrywek ATP Masters Sereis w Monte Carlo, Rzymie i Hamburgu Nalbandian osiągnął odpowiednio III, II i I rundę. W French Open dotarł do III rundy przegrywając z Maratem Safinem 3:6, 3:6, 6:3, 4:6.
W lipcu osiągnął finał Wimbledonu. W meczu o tytuł ostatecznie przegrał z Lleytonem Hewittem 1:6, 3:6, 2:6.
Cykl US Open Series rozpoczął od ćwierćfinału w Montrealu, a w Cincinnati odpadł w I fazie rozgrywek. W samym US Open również przegrał w I rundzie. W Madrycie zanotował III rundę. Swoje drugie turniejowe zwycięstwo odniósł w Bazylei, gdzie w drodze do finału pokonał m.in. Rogera Federera i Tima Henmana. Pojedynek finałowy zakończył się zwycięstwem Nalbandiana 6:3, 6:2, 7:6(3) z Fernando Gonzálezem.
Rok 2002 ukończył jako 12. zawodnik na świecie.