La même année elle montre une autre facette de ses talents en interprétant la femme d'un baron de la drogue dans « Traffic ». Ce film lui vaudra même sa première nomination aux Golden Globes. Enchaînant les films, Catherine Zeta-Jones joue en 2001 dans « Couple de Stars », en 2002 dans « Chicago » (pour lequel elle obtient l'
oscar de la meilleure actrice) ou encore en 2003 dans « Intolérable Cruauté » où elle y tient le rôle d'une femme divorcée, riche et cupide aux côtés de
George Clooney, le tout sous la direction des
frères Coen. Entre temps, elle s'éprend de l'acteur très apprécié
Michael Douglas. Leur
mariage en 2000 fait beaucoup de bruit, Catherine Zeta-Jones étant de 25 ans plus jeune que l'acteur. Mais les mauvaises langues cessent vite à la vue de leur amour qui dure et des deux enfants qu'ils ont eu : Dylan Michael Douglas et Carys Zeta Douglas. Ne s'arrêtant pas de tourner, Catherine Zeta-Jones retrouve Steven Spielberg, dans le film « Le Terminal » en 2004. Elle y tient le rôle d'una hôtesse de l'air qui s'éprend d'un passager (l'excellent
Tom Hanks) coincé dans l'aéroport d'un pays inconnu sans papiers et en demande d'asile politique.