Después de dos temporadas bastante exitosas sin una aparición en los playoffs, los Astros fueron los favoritos para ganar el banderín de la Liga Nacional de 2004. Añadieron al lanzador estrella Andy Pettitte a una lista que ya incluía destacados como Lance Berkman y Jeff Kent así como a los veteranos Bagwell y Biggio. Roger Clemens, que se había retirado después de la temporada con los Yanquis de Nueva York, aceptó unirse a su ex compañero de equipo Pettitte en los Astros para 2004. El acuerdo de un año incluía condiciones únicas, como la opción de que Clemens se quedara en casa en Houston en viajes selectos cuando no estaba programado para lanzar. A pesar de las primeras predicciones de éxito, los Astros tuvieron un récord mediocre de 44 sobre 44 en el descanso del Juego de Estrellas. La falta de producción de carreras y un mal registro en juegos cerrados fueron los principales problemas. Después de ser abucheado en el Juego de las Estrellas de 2004 celebrado en Houston, el manager Jimy Williams fue despedido y reemplazado por Phil Garner, una estrella de los Astros de 1986 que ganaron la división. Los Astros disfrutaron de un récord de 46 a 26 en la segunda mitad de la temporada bajo Garner y se ganaron el puesto de comodín de la Liga Nacional. Los Astros derrotaron a los Bravos 3-2 en la Serie Divisional, pero perderían la Serie de Campeonato de la Liga Nacional
a los Cardenales de San Luis en siete juegos. Clemens obtuvo un récord séptimo premio Cy Young en 2004. Además, la incorporación a mitad de temporada de Carlos Beltrán en un intercambio con los Kansas City Royals ayudó enormemente a los Astros en su carrera por los playoffs. A pesar de los rumores de cambio de mitad de temporada, Beltrán sería instrumental para las esperanzas del equipo, bateando ocho jonrones en la postemporada. Aunque había afirmado su deseo de permanecer con los Astros, Beltrán firmó un contrato a largo plazo con los Mets de Nueva York el 9 de enero de 2005.