Wkrótce potem na jednym z treningów upadła i zerwała więzadła krzyżowe w prawym kolanie co wykluczyło ją ze startów w pozostałej części sezonu. Zdobyte do tego czasu punkty dały jej 22. miejsce w klasyfikacji generalnej.
Chorwatka zdołała dojść do zdrowia i przygotować się do startów w sezonie 2000/2001, który okazał się najlepszym w jej dotychczasowej karierze. Kostelić dziewięciokrotnie stawała na podium, za każdym razem na jego najwyższym stopniu: 18 listopada w Park City, 25 listopada w Aspen, 10 i 20 grudnia w Sestriere, 28 grudnia w Semmering, 14 stycznia we Flachau, 26 stycznia w Ofterschwang i 18 lutego w Garmisch-Partenkirchen w slalomie oraz 14 stycznia we Flachau w kombinacji. W klasyfikacji generalnej okazała się najlepsza, wyprzedzając Austriaczkę Renate Götschl i Francuzkę Régine Cavagnoud. Została pierwszą pierwszym chorwackim sportowcem, który zwyciężył w Pucharze Świata w sportach zimowych. Wygrała także klasyfikacje slalomu i kombinacji, zdobywając pierwsze w karierze Małą Kryształowe Kule. Wystartowała na mistrzostwach świata w St. Anton w 2001 roku, jednak nie stanęła na podium. Ukończyła tylko slalom i supergiganta, zajmując odpowiednio piąte i trzynaste miejsce. W marcu 2001 roku odniosła kontuzję lewego kolana i musiała przejść trzy operacje.