Meteora, Live In Texas, Collision Course

Già a metà del 2002 avevano registrato canzoni nuove, per un secondo album in studio. Il suo titolo fu mantenuto segreto fino a dicembre. Allora dissero di essersi ispirati a Meteora, una serie di monasteri su formazioni rocciose in Grecia, di cui vennero a sapere su una rivista di viaggi. "Un posto molto mitico e spirituale," disse Delson, "guardando quelle foto abbiamo avuto l’ispirazione, comprendendo quanto fosse epico. Credo che qualche nostro fan non abbia ancora visto le foto quando ha sentito il nome Meteora, e credo che ora comprenderanno il perché di quel nome. Siamo convinti che quel nome descriva in modo adeguato le emozioni che abbiamo provato a creare con questo nuovo disco."[9]. Il suo primo singolo, "Somewhere I Belong", fu pubblicato tra buoni consensi nel febbraio del 2003; fu accompagnato da un clip diretto da Joseph Hahn, e premiato come miglior video rock agli MTV Video Music Awards dello stesso anno. Il 25 marzo uscì Meteora, prodotto anch'esso da Don Gilmore, che nella prima settimana vendette 810.000 copie e debuttò al primo posto di Billboard. Ad oggi ha venduto circa 11 milioni di copie, di cui oltre la metà nei soli Stati Uniti. Forti delle vendite del loro secondo lavoro in studio, furono premiati come "Miglior Gruppo Rock" anche ai World Music Awards di quell'anno.

In seguito la band partì per la seconda tappa di Projekt Revolution, insieme a Blindside, Mudvayne ed Xzibit. Finito il tour, uscì il secondo singolo "Faint", accompagnato da un video diretto da Mark Romanek. In estate partirono per il Summer Sanitarium Tour 2003, insieme a Metallica, Limp Bizkit, Deftones e Mudvayne. In Gran Bretagna si esibirono anche al Reading Festival insieme ai blink-182, suonando davanti a 65.000 fans (vi hanno partecipato anche Metallica, System of a Down, Blur ed AFI).

Joseph Hahn girò a Praga i video per i singoli "Numb" e "From the Inside". Il primo fu rilasciato nell’autunno del 2003, il secondo nel 2004. Bennington si ammalò prima che il video per "Numb" fosse completato, così il resto fu girato in una chiesa di Los Angeles, dove attualmente ha sede il gruppo.

Il 18 novembre 2003 i Linkin Park pubblicarono il CD/DVD Live in Texas. Conteneva video e brani delle loro tappe per il Summer Sanitarium, ad Houston e Dallas. Tre giorni dopo uscirono la terza confezione di LPU e LPUnderground 3.0, con cinque tracce escluse da Live in Texas. A dicembre suonarono di nuovo al concerto KROQ Almost Acoustic Christmas. Tra le 17 canzoni dal vivo vi era anche "One Step Closer", eseguita insieme a Sonny Sandoval dei P.O.D..

Nei primi mesi del 2004 prese il via il "Meteora World Tour", a cui si associarono anche P.O.D., Hoobastank e Story of the Year. Nel frattempo uscì il video per "From the Inside". Poi uscì un altro singolo, "Breaking the Habit", diretto da Kazuto Nakazawa e Joseph Hahn e disegnato in stile anime. Premiato come migliore scelta dello spettatore agli MTV Video Music Awards del 2004, il video mostrava l’anima di Bennington che viaggiava per un vecchio palazzo e s’imbatteva in varie persone che cercavano di abbandonare i loro vizi (come nel tema della canzone). Prima che uscisse come singolo "Breaking the Habit", "Lying From You" era stato già mandato in sola trasmissione radiofonica.

I Linkin Park aprirono anche la terza edizione di Projekt Revolution. Si esibirono in due sezioni chiamate Revolution Village. In quell’occasione usarono un design simile a quelli per Ozzfest e Vans Warped Tour. Vi parteciparono nella prima fase Korn, Snoop Dogg, The Used, Less Than Jake, e poi Ghostface, Funeral for a Friend, M.O.P. e Downset. Anche DJ Z-Trip si unì al tour, per trattenere il pubblico da una sezione all’altra. Durante le sessioni hip hop ballò Ivan the Urban Action Figure. Il Revolution Village comprendeva sale giochi, parchi per lo skateboard, gabbie da lotta e zone per remix. Il tour è stato il più di successo di quell’anno.

Agli MTV Europe Music Awards del 2004, furono di nuovo premiati come "Miglior Gruppo Rock".

Il 21 novembre 2004 uscì la quarta confezione LPU. In LPUnderground 4.0 vi erano anche due inediti, la strumentale "Sold My Soul to Yo Mama" e "Standing in the Middle", collaborazione con Motion Man registrata nel 2001 e che in origine doveva far parte di Reanimation.

Alla fine del 2004 il gruppo annunciò di aver iniziato a collaborare con Jay-Z. Per conto di MTV realizzarono insieme Collision Course, uscito il 30 novembre e contenente mash-up di alcune loro canzoni. L'EP debuttò al primo posto di Billboard, e il suo singolo "Numb/Encore" rimase nelle classifiche per sei mesi di seguito.