Efter Euro 2000 forblev Nesta's førstevalg som centreback for Italien under den nye manager Giovanni Trapattoni, og han spillede også meget i kvalifikationskampen til VM i 2002. Under VM i 2002 var han partner med Fabio Cannavaro i det centrale forsvar, hvor han holdt clean sheet i åbningssejr mod Ecuador, men igen forhindrede en skade ham i at spille i anden runde, og Nesta spillede ikke i det kontroversielle nederlag i anden runde mod Sydkorea. Nesta spillede en fremtrædende rolle, da Italien toppede deres kvalifikationsgruppe til Euro 2004. Italiens skuffelse ved store turneringer fortsatte ved Euro 2004
, hvor de blev elimineret i første runde efter en tre-vejs-fem-point-lige med Danmark og Sverige, kun for at blive elimineret på direkte møder. Nesta formåede at holde sig skadefri og spillede i hele 90 minutter i alle tre gruppe kampe, hvilket hjalp Italien med at holde clean sheet i åbningsdragningen mod Danmark.