W 2000 roku powrócił do UFC i po pokonaniu Kevina Randlemana ponownie został mistrzem wagi ciężkiej. W 2001 roku wystartował w turnieju finałowym Rings, jednak przegrał przez poddanie z Valentijnem Overeemem. Następnie dwukrotnie obronił pas mistrzowski UFC w walkach z Pedro Rizzo, po czym stracił go na rzecz Josha Barnetta. Jednak po tej walce w organizmie Barnetta wykryto niedozwolone substancje, w wyniku czego odebrano mu tytuł i zdyskwalifikowano. W tej sytuacji zorganizowano walkę o wakujący pas mistrzowski i wyznaczono do niej Couture’a oraz Ricco Rodrigueza. Couture doznał dotkliwej porażki.
Wkrótce potem postanowił przenieść się do wagi półciężkiej. W czerwcu 2003 roku pokonał Chucka Liddella w walce o tymczasowy pas mistrzowski. Następnie, we wrześniu 2003 roku, wygrał z mistrzem tej kategorii wagowej, Tito Ortizem, stając się tym samym pierwszym zawodnikiem w historii UFC, który zdobył pas mistrzowski dwóch kategorii wagowych. Mistrzostwo stracił na rzecz Vitora Belforta, lecz już pół roku później odzyskał je, pokonując Belforta przez techniczny nokaut.