W 2001 roku tenisista przede wszystkim grał w turniejach z serii ATP Challenger Tour, docierając do finału w Montevideo, który zakończył się porażką Gonzáleza z Davidem Nalbandianem. Chilijczyk wystąpił również m.in. w dwóch turniejach wielkoszlemowych. Najpierw zagrał w styczniu w Australian Open, gdzie odpadł w I rundzie z Guillermo Corią, a następnie na przełomie maja i czerwca w Roland Garrosie, dochodząc do II rundy, ponosząc porażkę z Jacobo Diazem. Sezon ukończył jako 139. tenisista na świecie.
Sezon 2002 Pierwszy turniej w 2002 roku z udziałem Gonzáleza odbył się w Melbourne podczas Australian Open. Zawodnik osiągnął IV rundę, w której uległ Stefanowi Koubkowi. W lutym Chilijczyk wywalczył drugie zwycięstwo w zawodach ATP World Tour, w Viña del Mar. Bez straty seta doszedł do finału, w którym wygrał 6:3, 6:7(5), 7:6(4) z Nicolásem Lapenttim. W następnym miesiącu tenisista awansował do IV rundy w Miami, po wcześniejszym wyeliminowaniu m.in. Pete’a Samprasa. Spotkanie o dalszą rundę Chilijczyk przegrał z Maratem Safinem.