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《travelg》。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签订了全球合约，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《lors》，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场的纪念出道5周年的演唱会“ヒカルの5”，演唱会的门票抽选信件达到103万7435件。3月31日，精选专辑《utada hikaru sgle llection vol1》，首周售出1403万张。专辑发行后3周，为丈夫纪里谷和明执导的电影《casshern》演唱的主题歌《谁かの愿いが叶うころ》作为单曲发表。9月8日，在日本以“utada”名义发布的首张专辑《exod》，首周即以52万张的数字成为历代初动最高的洋乐非精选专辑，而累计销量最终也超过了100万张。专辑4周之后在全美正式发表，累计售出5万多张。
2005年秋天，宇多田光宣布进军欧洲乐坛，并发行了《exod》的欧洲版。9月28日，为《春之雪》演唱的主题歌《be y st》作为单曲发行。12月14日，推出了为游戏软件《王国之心2》演唱的主题曲《passion》。
2006年2月22日，发表单曲《keep try’》，回归到轻快的摇滚曲风，付费下载次数则超过了200万次。4月，宇多田光以配信单曲的形式发布了广告曲《this is love》。6月14日，第4张日文专辑《ultra be》发行，专辑最终售出90万张，打入当年公信榜榜单年度10大畅销专辑的第7名，出货超过115万张，延续了出道以来所有专辑出货都破百万的纪录。7月至9月初，举办第2次的大规模全国巡回演唱会“utada united 2006”，共演出22场。11月22日，发表单曲《ぼくはくま》。
2007年年初，宣布为日剧《花样男子2》提供形象曲《fvor of life -bald version-》，2月28日，《fvor of life》作为单曲正式发售，并在正式发售前就达成配信总量超过200万次。最终配信量超过720万次，单曲售出65万张，成为年度单曲榜亚军。9月，为电影《福音战士剧场版序》献唱主题曲《beautiful world》。