2001年11月28日，为纪念出道3周年，宇多田光推出了第9张单曲《traveling》。从这张单曲开始，曲风开始向更纯粹的J-POP转变。单曲首周仅售出约28万张，但是最终累计数字达到了85万张。单曲的DVD也以18万张的销量连续第2年成为公信榜的DVD榜单部门的年度冠军。
2002年2月，宇多田光宣布跟美国环球唱片旗下的厂牌Isnd Def Ja订了球合约，并决定以“Utada”的艺名进军美国乐坛。6月19日，发售第三张日文专辑《DEEP RIVER》。在缺少宣传活动的情况下首周售出235万张，累计数字达360万张，再次成为公信专辑榜的年度销售冠军，并打入历代专辑销售第8名。
2003年1月19日，在自己20岁生日的这天，宇多田光举行了网络直播的小型演唱会《20代はイケイケ!》。1月29日，发售单曲《COLORS》，出货量突破101万张。凭借前一年专辑《DEEP RIVER》的成绩，在2003年3月举办的第17届日本金唱片大赏中，宇多田光继2000年之后再次获得“最佳艺人赏”的称号。
2004年2月上旬，在武道馆举办了一连5