En 2002, Matt Damon est pour la première fois le héros d’un film d’action. Il incarne Jason Bourne dans La Mémoire dans la peau, adaptation du roman éponyme de Robert Ludlum. Les résultats au box-office sont très bons et une suite sort en 2004, deux ans après : La Mort dans la peau.
Ce retour en grâce lui permet de cumuler les projets. Ainsi, en 2004, il tourne non seulement avec Soderbergh, mais il est dirigé par Terry Gilliam dans un conte fantastique Les Frères Grimm et par les frères Farrelly dans la comédie Deux en un.
On le retrouve en flic bostonien en 2006, dirigé pour la première fois par Martin Scorsese auprès de Jack Nicholson, Leonardo DiCaprio et Vera Farmiga dans Les Infiltrés.
En 2007, il joue dans La Vengeance dans la peau qui clôt la trilogie de Jason Bourne. Il est aussi le personnage principal dans Raisons d'État (The Good Shepherd), aux côtés de Angelina Jolie et Robert de Niro.
En 2009, il retrouve une nouvelle fois Steven Soderbergh pour The Informant. Dans ce film inspiré de faits réels, il interprète Mark Whitacre, un informateur du FBI au sein d'une grande société d'agroalimentaire.
En 2007, il est considéré par le magazine Forbes comme l' acteur le plus rentable d'Hollywood et appartient au club des dix acteurs d'Hollywood qui génèrent le plus de recettes.
Élu « homme le plus sexy du monde » en 2007 par le magazine People.Ça dépend des goûts mais Je trouve Matt Damon Craquant, Surtout lorsqu'il Sourit