En 2004, o Olympiacos volveu contratar a Dušan Bajević e asinou co futbolista do ano de 1999 e campión do mundo de 2002, a superestrela brasileira Rivaldo e o campión europeo de 2004.
Antonis Nikopolidis. Ao final da tempada, o Olympiacos gañou o dobre doméstico e tivo unha boa actuación na Champions League, acumulando dez puntos nun grupo difícil xunto ao Liverpool, Mónaco e Deportivo de La Coruña e perdendo a clasificación para a fase de eliminación directa nos últimos catro minutos do último partido contra o eventual campión europeo Liverpool en Anfield. Bajević deixou o club e o adestrador noruegués Trond Sollied foi contratado no seu lugar. O club asinou co atacante chipriota Michalis Konstantinou do Panathinaikos, o defensor Michalis Kapsis do Bordeaux e o versátil centrocampista marfileño Yaya Touré. Durante a tempada 2005-06, o Olympiacos gañou os catro derbies contra os seus principais rivais, o Panathinaikos e o AEK Atenas, algo que só logrou unha vez máis, durante a tempada 1972-73. O total combinado de goles nestes catro partidos foi de 11 a 3 a favor do Olympiacos. Tamén venceron ao AEK Atenas 3<unk>0 na final da Copa de Grecia para conseguir o seu segundo dobre consecutivo e conseguiron gañar un récord histórico de 16 partidos consecutivos no campionato, batendo o seu propio récord anterior.