lokacie.
Sezon 2000 był jeszcze lepszy w wykonaniu Brazylijczyka, który czterokrotnie znalazł się na podium, a podczas zmagań we Włoszech odniósł czwarte zwycięstwo w karierze. Pomimo większego dorobku punktowego, ponownie został sklasyfikowany na 4. miejscu.
W 2002 roku Barros zaliczył najlepszy sezon w karierze. Na konstrukcji "NSR500" dwukrotnie stanął na podium, a najgorszą uzyskaną pozycją była dziewiąta lokata podczas GP Czech. Na ostatnie cztery rundy Barros otrzymał nową maszynę o nazwie "RC211V". Nowa konstrukcja pozwoliła Brazylijczykowi stanąć we wszystkich rundach na podium, spośród których dwukrotnie sięgnął po wygraną (w GP Pacyfiku i Walencji), natomiast podczas GP Malezji uzyskał pierwsze pole startowe. Świetne wyniki w końcówce sezonu wywindowały Barrosa na 4. pozycję, którą uzyskał po raz trzeci z rzędu. Po raz pierwszy osiągnął również pulę przekraczającą 200 punktów.
Po ośmioletniej jeździe na Hondzie, Brazylijczyk postanowił przesiąść się na Yamahę, podpisując kontrakt z francuskim zespołem Tech3. Debiut na nowej maszynie nie był jednak udany dla Barrosa, który tylko w jednym wyścigu dojechał na podium (trzecie miejsce w domowym dla ekipy GP Francji). Za sukces mógł uznać pokonanie zespołowego partnera Oliviera Jacque'a. Uzyskane punkty sklasyfikowały go na 9.