Potem zagrał rolę byłego męża Christiny Applegate w sitcomie NBC Jej cały świat (Jesse, 1998), a także w filmie Specjalni (The Specials, 2000) u boku Roba Lowe.

W 2000 wystąpił w filmie Charlie Cykor (Gun Shy) u boku Sandry Bullock i Liama Neesona. Występował gościnnie w serialach m.in.: Czarodziejki (Charmed, 1999), Kruk: Droga do nieba (The Crow: Stairway to Heaven, 1999) i Ally McBeal (2000).

W 2000 otrzymał rolę Logana Cale’a w serialu Cień anioła, za który był w 2001 i 2002 nominowany do Saturna w kategorii Najlepszy aktor drugoplanowy. Jednak duży sukces zawdzięcza roli agenta specjalnego Anthony’ego DiNozzo, w którego się wciela w serialu Agenci NCIS.

Życie osobiste W 1995 poślubił aktorkę Amelię Heinle, z którą występował w serialach The City i Loving. W 1996 urodził się im syn August. W 1997 rozwiedli się. W latach 2000–2003 spotykał się z aktorką Jessicą Albą. We wrześniu 2009 ożenił się z internistką Bojaną Jankovic. 10 kwietnia 2012 urodziła się im córka Olivia, a 29 października 2013 – syn Liam.

Weatherly to wujek aktorki Alexandry Breckenridge.