2000 nyarán Co Adriaanse lett az Ajax mestere, aki nem félt rendszeresen bevetni a saját fiatalokat, és így Van der Vaart is a kezdő tizenegyben találta magát. A megilletődöttség azonban nem nagyon látszott meg rajta: első nemzetközi kupameccsén a belga La Gantoise ellen gólt szerzett, akárcsak a visszavágón, és hamarosan a bajnokságban is megszerezte első találatát, amelyet további hat követett a pontvadászat során.
Teljesítményének köszönhetően meghívót kapott a világbajnokságra készülő U20-as válogatottba is, amelynek Louis van Gaal volt a mestere. A 2001 júniusában, Argentínában sorra került tornán a holland csapat a favoritok között volt, ám csoportjából csak nagy nehezen jutott tovább - utána viszont a nyolcaddöntőben simán verte Angolát. A negyeddöntőben aztán Egyiptom ellen Van der Vaart fejesével az Oranje szerezte meg a vezetést, ám a szünet után a középpályás megkapta második sárga lapját, és kiállították - a hollandok pedig emberhátrányban 2-1-es vereséget szenvedtek, és kiestek.
A 2001-2002-es szezon azonban álomszerűen kezdődött a számára, hiszen rögtön az első fordulóban betalált a Roda JC Kerkrade ellen, és a folytatásban is ontotta a gólokat: 13 forduló alatt 11 találatig jutott, és emellett számtalan gólpasszt is adott. Nem csoda, hogy Van Gaal meghívta őt a nagyválogatottba, amelynek színeiben Van der Vaart az Andorra elleni vébéselejtezőn debütált 2001 októberében. A focista ekkor mindössze 18 éves és 234 napos volt, és Hollandiában mindössze három olyan futballista akad, aki ennél fiatalabban debütálhatott az Oranjéban: Gerald Vanenburg, Piet Giesen és Patrick Kluviert.
Következő mérkőzésére a nemzeti színekben azonban majd egy évet kellett várnia, mivel 2002 februárjában az RKC Waalwijk elleni bajnokin súlyos térdsérülést szenvedett. Először úgy tűnt, hogy mindössze egy hónapot kell kihagynia, ám az első operációt követően komplikációk léptek fel, ami miatt ismét meg kellett műteni, és ez azt jelentette, hogy az idény hátralévő részében nem léphetett pályára - bár a kupadöntőn a kispadra azért leült. Jellemző, hogy a fél szezon alatt szerzett 14 góljával így is házi gólkirály lett az Ajaxban, csapata bajnok és kupagyőztes lett, Van der Vaartot pedig a klub szurkolói megválasztották a szezon legjobbjának.
Sérülései miatt sokszor oldalvonalra került
Felépülését követően Rafael megint csúcsformában futballozott, a 2002 nyarán Amszterdamban megrendezett hagyományos tornán a Manchester United és az FC Barcelona ellen is remekelt, a katalánoknak két gólt is rúgott, majd a holland Szuperkupa döntőjében a PSV Eindhoven ellen is kétszer volt eredményes. Öröme azonban nem tartott sokáig, mert szeptemberben a Fehéroroszország elleni válogatott mérkőzésen csereként beállva megint kapott egy rúgást a térdére, és egy hónapra ismét kidőlt a sorból.
A pályára a Celta Vigo elleni BL-mérkőzésen tért vissza, természetesen góllal, majd a bajnokságban is rendkívül eredményes volt - egészen a következő sérüléséig, ami 2003 januárjában következett be. Ekkor azonban nem csak a pályán nyújtott teljesítménye miatt került a középpontba: menedzsere, az egykori Ajax-játékos, a dán Sören Lerby ugyanis megkezdte a tárgyalásokat Van der Vaart szerződésének meghosszabbításáról, és a klub vezetősége szerint túlságosan is nagy igényekkel lépett elő.