पाँच वर्षों के नशीले पदार्थों के सेवन, गिरफ्तारियां और इलाज के बाद रॉबर्ट डॉनी जुनियर आखिरकार वापस पूर्णतया ठीक होकर अपने करियर की ओर वापस मुड़े। अपनी नशे की लत को सँभालने के असफल प्रयासों के बारे में डॉनी ने ओपराह विन्फ्रे को नवंबर २००४ में बताया की "जब कोई कहता है की, 'मुझे लगता है की क्या मैंने सच में निर्व्यसनी केन्द्र जाना चाहिए?' तो उसे लगाना चाहिए की वह एक टुटा हुआ इंसान है, उसे काम नहीं मिलता, उसकी पत्नी उसे छोड कर चले गई है। शायद उसे एक कोशिश करके देख लेनी चाहिए।" उन्होंने बताया की अप्रैल २००१ में अपनी आखरी गिरफ़्तारी के बाद जब उन्हें लगा की उन्हें फिर से निर्व्यसन केन्द्र जाना होगा तो उन्होंने सोचा की, "आखिर मैंने कहा की 'टू जानते हो क्या? मुझे नहीं लगता मई यह सब और कर सकता हूँ' और मैंने मदद मांगी और मैं उसके लिए दौड़ा..."

डॉनी को ठीक होने के बाद अपना पहला काम अगस्त २००१ में एल्टन जॉन के गाने "आई वांट लव" के वीडियो में मिला। डॉनी को बड़े परदे पर वापसी केवल मेल गिब्सन की वजह से मिली जों "एयर अमेरिका" के बाद से डॉनी के करीबी मित्र है। उन्होंने डॉनी की २००३ में बनी फ़िल्म "द सिंगिंग डिटेक्टिव" के लिए डॉनी का बिमा भरा। गिब्सन की इस चाल ने डॉनी के लिए रास्ता खोल दिया और वे २००० के मध्य में मुख्य धारा की फ़िल्मों में "गोथिका" के साथ वापस लौटे जिसके लिए निर्माता जोएल सिल्वर ने उनकी ४०% तनख्वा बीमे के तौर पर प्रोडक्शन खत्म होने तक रोक कर रखी ताकि डॉनी वापस नशे की ओर न मूड सके। इसी तरह की चीज़ें तब से उनके सारे कोंट्राक्टो में लिखी जाती है।

"गोथिका" के बाद डॉनी को कई सफल फ़िल्मों में मुख्य व सह कलाकार के रूप में लिया गया जिनमे "अ गाइड टू रिकोग्नैजिंग युअर सेंट्स", "गुड नाईट, एंड गुड लक", "अ स्कैनर डार्कली" और स्टीवन शैन्बर्ग की डायान आर्बस पर आधारित काल्पनिक जीवनी "फर" शामिल है जिसमे डॉनी के पात्र ने आर्बस की ज़िंदगी को प्रभावित करने वाली दो प्रमुख हस्तियाँ, लिसेट मॉडल और मारविन इस्रेल की भूमिका अदा की। डॉनी ने "किस किस बैंग बैंग", डिज़्नी की "द शैगी डॉग" और डेविड फिनचर की २००७ में बनी फ़िल्म "जोडियाक" से सबका ध्यान आकर्षित किया।

२३ नवम्बर २००४ में डॉनी ने अपना संगीत अल्बम "द फ्यूचरिस्ट" सोनी क्लासिकल पर रिलीज़ किया। अल्बम को मिली जुली प्रतिक्रिया मिली पर डॉनी ने २००६ में कहा की वे शायद ही कोई अगला अल्बम रिलीज़ करेंगे।

२००६ में डॉनी अपने टेलिविज़न की जड़ो पर वापस आए और उन्होंने "फैमिली गाय" के एपिसोड "द फैट गाय स्ट्रैन्गलर में अतिथि कलाकार की भूमिका निभाई। उन्होंने शो के निर्मातओं से फोन पर गुज़ारिश की थी की वह उन्हें एक एपिसोड बनाने में मदद करने के इच्छुक है क्योंकि उनका बेटा शो को बेहद पसंद करता है। निर्मातओं ने उनकी इच्छा मान ली और उन्होंने डॉनी के लिए पैट्रिक प्यूटरशमिद का पात्र बनाया।

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