Kirilenko je sodeloval na poletnih olimpijskih igrah leta 2000
kot član ruske košarkarske reprezentance, ki je na turnirju končala na osmem mestu. 8. februarja 2001, v svoji tretji sezoni s CSKA Moskvo, je Kirilenko postal drugi igralec v zgodovini FIBA SuproLige, ki je zabeležil trojni dvojček s 13 točkami, 11 skokom in 10 lopovi proti Lietuvos Rytas. Pokazal je svoje vseobsegajoče veščine v Suproligi, kjer je bil med prvimi desetimi v sedmih od osmih statističnih kategorij.