"हायब्रिड थिअरी" और "रीएनिमेशन" की सफलता के बाद, लिंकिन पार्क ने उल्लेखनीय समय संयुक्त राज्य अमेरिका के आस-पास दौरा करते हुए बिताया। बैंड के सदस्यों ने अपने संतृप्त कार्यक्रम के बीच नई सामग्री पर काम करना शुरू किया, जहां वे अपना ख़ाली समय अपने टूर बस के स्टूडियो में काम पर बिताने लगे। बैंड ने आधिकारिक तौर पर दिसम्बर 2002 में यह ख़ुलासा करते हुए एक नए स्टूडियो एल्बम के निर्माण की घोषणा की कि उनकी नई रचना ग्रीस के चट्टानी क्षेत्र मिटिओरा से प्रेरित है, जहां चट्टानों पर अनेक मठ निर्मित किए गए हैं। "मिटिओरा" में अभिनव प्रभावों के साथ बैंड की पिछली नु मेटल और रैपकोर शैलियों का मिश्रण सामने आया, जिसमें शाकुहाची (बांस से बनी एक जापानी बांसुरी) और अन्य वाद्य-यंत्रों का समावेश था। लिंकिन पार्क का दूसरा एल्बम 25 मार्च 2003 को प्रवर्तित हुआ और उसने तत्काल दुनिया भर में मान्यता अर्जित की, तथा अमेरिका और ब्रिटेन में #1 और ऑस्ट्रेलिया में #2 स्थान पर जा पहुंचा।

"मिटिओरा" की अपने पहले सप्ताह के दौरान 800,000 से अधिक प्रतियां बिकीं और उस समय बिलबोर्ड चार्ट पर इसने सर्वाधिक बिकने वाले एल्बम का दर्जा पाया। एल्बम की एकल रचनाओं ने रेडियो पर उल्लेखनीय रूप से ध्यानाकर्षित किया, जिनमें शामिल हैं "समवेयर आई बिलॉन्ग", "ब्रेकिंग द हैबिट", "फ़ेन्ट" और "नम्ब"। अक्टूबर 2003 तक "मिटिओरा" की लगभग तीस लाख प्रतियां बिक गईं। एल्बम की सफलता ने लिंकिन को एक और प्रॉजेक्ट रेवल्यूशन के गठन का अवसर दिया, जिसमें अन्य बैंड और मुडवाइन, ब्लाइंडसाइड और एक्ज़िबिट जैसे कलाकार प्रस्तुत हुए। इसके अतिरिक्त, मेटालिका ने ग्रीष्मकालीन सैनिटेरियम टूर 2003 में बजाने के लिए लिंकिन पार्क को आमंत्रित किया, जिसमें लिम्प बिज़किट, मुडवाइन और डेफ़्टोन्स जैसे विख्यात प्रदर्शन शामिल थे। बैंड ने लाइव इन टेक्सास नामक एक एल्बम और डीवीडी जारी किया, जिसमें टेक्सास के दौरे के समय बैंड प्रदर्शन के कुछ ऑडियो और वीडियो ट्रैक शामिल थे। 2004 के प्रारंभ में, लिंकिन पार्क ने "मीटियोरा विश्व यात्रा" शीर्षक के साथ दुनिया की सैर शुरू की, जिस दौरे में समर्थन देने वाले बैंड में शामिल थे हूबस्टांक, पी.ओ.डी. और स्टोरी ऑफ़ द इयर।

"मिटिओरा" ने बैंड के लिए कई पुरस्कार और सम्मान अर्जित किए। बैंड ने एमटीवी का सर्वश्रेष्ठ रॉक वीडियो पुरस्कार ("समवेयर आई बिलॉन्ग") और व्यूअर्स चॉइस पुरस्कार ("ब्रेकिंग द हैबिट") जीता। 2004 रेडियो म्यूज़िक अवार्ड के दौरान भी लिंकिन पार्क को महत्वपूर्ण मान्यता मिली, जहां उन्होंने वर्ष के कलाकार और वर्ष का गीत ("नम्ब") पुरस्कार जीते। हालांकि "मीटियोरा", "हाइब्रिड थिअरी" जितना सफल नहीं हुआ, पर 2003 के दौरान यह अमेरिका में तीसरा सर्वाधिक बिकने वाला एल्बम साबित हुआ। बैंड ने 2004 के प्रथम कुछ महीने, दुनिया भर में दौरा करते हुए बिताए, पहले तीसरे प्रॉजेक्ट रेवल्यूशन दौरे के साथ और बाद में कई यूरोपीय संगीत समारोहों में भाग लेते हुए।

पार्श्व परियोजनाएं (2004-2006)
बैंड का इतिहास
"मिनट्स टू मिडनाइट" (2006-2008)
"मिटिओरा" (2002-2004)