După Euro 2000, Nesta's a rămas un centru de primă alegere pentru Italia sub noul manager Giovanni Trapattoni, care a jucat pe larg în timpul campaniei de calificare pentru Cupa Mondială din 2002. În timpul Cupei Mondiale din 2002, el a fost partenerul lui Fabio Cannavaro în apărarea centrală, păstrând un clean sheet în victoria de deschidere împotriva Ecuadorului, dar, din nou, un prejudiciu l-a împiedicat să joace în a doua rundă, iar Nesta nu a jucat în controversata înfrângere a celei de-a doua runde în fața co-gazdă Coreei de Sud. Nesta a avut o poziție proeminentă în calitate de lider al Italiei în grupul de calificare la Euro 2004. Dezamăgirea Italiei la turneele majore a continuat la Euro 2004
, însă au fost eliminați în prima rundă după o egalitate de cinci puncte cu Danemarca și Suedia, doar pentru a fi eliminați în meciuri directe. Nesta a reușit să nu se rănească și a jucat 90 de minute în toate cele trei meciuri din grupă, ajutând Italia să păstreze clean sheet-ul în deschiderea meciului cu Danemarca.