«Durante un Juventus-Atalanta, io ero entrato al 40' e, dopo cinque minuti, finì il primo tempo. Lui [Lippi] mi disse qualcosa negli spogliatoi ed io gli risposi. Furono bravi i miei compagni a separarci. Forse, è stata quella la scintilla che ci ha fatto conoscere.»

Riappacificatosi con l'allenatore e dopo un periodo in panchina, Vieri riesce a riprendersi la maglia da titolare e gioca le restanti partite del campionato.Il 15 marzo segna la sua prima doppietta in maglia bianconera nella sfida vinta 3-0 contro la Roma; realizza due gol anche il successivo 6 aprile, nella roboante vittoria sul Milan per 6-1.

Chiude la stagione con la Juventus con 14 gol segnati, vincendo lo scudetto, la Supercoppa UEFA e la Coppa Intercontinentale e arrivando a disputare la finale di Champions League, persa contro il Borussia Dortmund.

Atlético Madrid

Nonostante le intenzioni di far rimanere il giocatore a Torino del patron bianconero Gianni Agnelli, nella stagione successiva Vieri viene ceduto all'Atlético Madrid per 34 miliardi di lire. Vieri ricorda che il trasferimento in Spagna è «stata la cosa migliore che ho fatto da quando gioco a calcio».

Principale rinforzo del club presieduto da Jesús Gil insieme al brasiliano Juninho Paulista, l'attaccante italiano esordisce con la squadra madrilena il 30 agosto 1997, nella partita pareggiata per 1-1 contro il Real Madrid al Bernabéu e valida per la prima giornata del campionato di Primera División. Il primo gol con i colchoneros arriva il 16 settembre, su calcio di rigore, nella gara vinta per 2-1 al Calderón contro il Leicester City, nel primo turno di Coppa UEFA. Undici giorni dopo segna i primi gol in campionato, realizzando una doppietta nella partita pareggiata in casa contro il Celta Vigo (3-3). Nel mese di ottobre mette a referto due triplette consecutive, nel successo per 5-1 sul campo del Real Saragozza e per 5-2 in casa contro il PAOK il 21 ottobre, nei quarti di finale di Coppa UEFA.

Contro i greci realizza un gol annoverato tra i migliori della sua carriera calcistica: beffa il portiere avversario, che stava facendo scorrere il pallone sul fondo, recuperandolo proprio sulla linea e segnando con un tiro a effetto. Il 21 marzo 1998 realizza una quaterna sul campo del Salamanca UDS, nella partita persa per 5-4. Termina la stagione con 29 gol in 32 presenze. Nella Liga, in cui l'Atlético chiude con un deludente settimo posto, Vieri segna 24 gol in 24 partite, risultato che gli frutta il primo posto nella classifica marcatori e quindi la vittoria del Trofeo Pichichi: è il primo (e finora unico) italiano a vincerlo.

Lazio

Poco prima della fine della fase estiva del calciomercato, il 28 agosto 1998, viene acquistato dalla Lazio per 55 miliardi di lire. Il 13 settembre 1998, nella gara pareggiata 1-1 contro il Piacenza, debutta con la squadra romana. Il 23 settembre, durante la gara di ritorno dei sedicesimi di finale di Coppa Italia, contro il Cosenza, si infortuna al ginocchio e sarà costretto a rimanere inattivo per oltre tre mesi. Rientra in campo e segna il primo gol con la Lazio il 6 gennaio 1999, risultando decisivo per la vittoria contro il Bologna.

Vieri gioca con continuità fino alla fine del campionato, segnando 12 gol in 22 presenze. Con la Lazio si piazza secondo in campionato sfiorando lo scudetto (è suo il colpo di testa che va a spegnersi contro la traversa nella sfida decisiva che terminerà 1-1 con la Fiorentina e in seguito sancirà il sorpasso-scudetto del Milan per un solo punto).

Oltre al campionato, Vieri è determinante per le vittorie della Lazio in Coppa delle Coppe, giunta alla sua ultima edizione. L'8 aprile 1999, nella semifinale giocata contro il Lokomotiv Mosca, gioca una buona gara (colpisce in pieno la traversa avversaria e arriva vicino al gol del raddoppio per i laziali), risultando decisivo per il passaggio della Lazio in finale. Il 19 maggio 1999 vince il trofeo, realizzando, tra l'altro, il primo dei due gol con cui i biancocelesti sconfiggono per 2-1 il Maiorca nella finale di Birmingham. Vieri ricorda questa sfida come una delle più belle della sua vita.

Inter

Nel giugno 1999 viene ceduto all'Inter per 90 miliardi di lire: nel prezzo è compreso il cartellino di Diego Simeone, valutato 21 miliardi. Il 29 agosto si presenta a San Siro con una tripletta al Verona. I nerazzurri finiranno il campionato al quarto posto. Nel torneo successivo è il miglior marcatore della squadra con 18 reti: tra queste, si ricorda la tripletta messa a segno contro il Perugia il 1º aprile 2001.

Nel 2001-02 conduce i nerazzurri a un passo dal titolo, realizzando 22 reti e offrendo un rendimento eccellente; ciò non basterà a vincere lo scudetto, perso all'ultima giornata a causa della sconfitta contro la sua ex squadra, la Lazio, che il 5 maggio 2002 batte per 4-2 in casa i milanesi. Nell'incontro Vieri è autore del gol del temporaneo 1-0. L'anno dopo, l'attaccante si laurea capocannoniere del campionato di Serie A, con più reti che presenze (24 a 23): 4 gol sono realizzati al Brescia nella sfida del 1º dicembre 2002. Segna anche 3 gol in Champions League, i primi con la formazione lombarda; 2 di questi sono nel quarto di finale contro il Valencia. Nel ritorno con gli spagnoli si infortuna, chiudendo anzitempo la sua stagione.

Il 6 gennaio 2004, nel 3-1 con il Lecce, segna il suo 100º gol con la squadra, ma nel corso della stagione è schierato con minor frequenza dal tecnico Alberto Zaccheroni (subentrato a Héctor Cúper in autunno), visto anche il ritorno in maglia nerazzurra di Adriano, centravanti dalle caratteristiche simili alle sue. Il mese successivo, nella semifinale di Coppa Italia contro la Juventus decisa ai tiri di rigore, il suo errore dal dischetto e il successivo centro di Fabrizio Miccoli sanciscono l'eliminazione dell'Inter.

Rimasto a Milano anche dopo l'arrivo di Roberto Mancini, il 6 febbraio 2005 segna al Parma la 100ª rete in Serie A con la compagine ambrosiana. Alla fine della sesta stagione in nerazzurro, vince l'unico trofeo: la Coppa Italia, cui contribuisce con 3 gol, 2 dei quali realizzati nella semifinale di ritorno contro il Cagliari.

Milan e Monaco

Nel luglio 2005, dopo la risoluzione del contratto che lo legava all'Inter, si accorda con i concittadini del Milan. Gioca la prima gara in rossonero il 18 settembre, subentrando nel finale della sconfitta (2-1) con la Sampdoria. Il 26 ottobre segna il primo gol, in occasione della vittoria (3-1) contro l'Empoli. Si ripete in Coppa Italia contro il Brescia, in un altro successo per 3-1. Poiché la concorrenza di Ševčenko e Gilardino lo relega ai margini dell'attacco, nel gennaio 2006, per avere la possibilità di essere convocato l'estate successiva in nazionale, viene ceduto al Monaco. Esordisce nel campionato francese il 14 gennaio, nella gara persa 0-1 contro il Bordeaux. Il 4 febbraio, nella gara vinta 3-1 contro Rennes, segna una doppietta. Il 25 marzo, nella gara pareggiata 1-1 contro il Paris Saint-Germain, subisce un serio infortunio, che lo costringe a chiudere in anticipo la stagione, compromettendo un'eventuale partecipazione al campionato del mondo 2006.

Parentesi alla Sampdoria, primo ritorno all'Atalanta

Nel giugno 2006 si accorda con la Sampdoria in vista della stagione 2006-07, ma ad agosto, subito dopo la presentazione con la maglia blucerchiata, si ritrova nuovamente svincolato. Il giocatore, al tempo infortunato, sceglie di andare in vacanza con l’allora ex compagna Melissa Satta invece che partire in ritiro con la squadra, provocando l’ira del presidente doriano Riccardo Garrone il quale, in tutta risposta, non deposita il contratto in Lega.

Il giocatore, nuovamente svincolato, dopo alcune settimane firma per l'Atalanta, tornando così a Bergamo dopo dieci anni. La prima convocazione con i nerazzurri, ritardata dai problemi seguiti all'infortunio, arriva il 17 aprile 2007, in vista della gara di campionato contro l'Empoli, nella quale gioca i 20 minuti finali. Torna al gol in campionato meno di un mese dopo, il 6 maggio 2007, nella partita vinta per 3-1 contro il Siena, grazie a un tiro di sinistro da 40 metri che sorprende il portiere bianconero Manninger. Conclude la stagione con 2 gol in 7 partite.

Fiorentina, secondo ritorno all'Atalanta e ritiro

Al termine della stagione 2006-2007, scaduto il contratto con l'Atalanta, passa alla Fiorentina a parametro zero e il 16 settembre segna il primo gol in maglia viola con un perentorio colpo di testa all'incrocio dei pali, proprio all'Atalanta. Il 25 ottobre, contro il Villarreal, realizza il suo primo gol in Europa con la maglia della Fiorentina, tra l'altro in occasione della quattrocentesima partita tra i professionisti.

Il suo bottino personale a Firenze è di 9 gol (di cui 3 in Coppa UEFA e 6 in Serie A). Con la Fiorentina arriva fino alla semifinale di Coppa UEFA, dove viene eliminato dai Rangers ai tiri di rigore: suo l'errore decisivo dal dischetto. Al termine della stagione non rinnova il contratto con i viola, rimanendo svincolato.

Nel giugno 2008, in previsione di un suo possibile nuovo ritorno all'Atalanta, i tifosi bergamaschi, contrariati per il modo in cui l'attaccante si era trasferito alla Fiorentina nel 2007, protestano platealmente; ciò nonostante il 30 giugno il club lombardo ne ufficializza l'acquisto. In maglia nerazzurra Vieri gioca 9 partite e segna 2 gol, ma la stagione è segnata da una serie di infortuni. Il 1º aprile 2009 il giocatore chiede di interrompere anticipatamente il rapporto con la società, ottenendo la rescissione consensuale.

Nel novembre 2009 decide di trasferirsi in Brasile, al Botafogo, ma, dopo aver trovato l’accordo con il club, non si presenta alle visite mediche, costringendo così la dirigenza brasiliana a rinunciare al suo ingaggio. Decide quindi di ritirarsi dal calcio, all'età di 36 anni: il suo ultimo gol è quello realizzato il 21 dicembre 2008 nella gara interna persa per 1-3 dall'Atalanta contro la Juventus.

Nazionale

Nazionali giovanili

Nel 1992 esordì nella selezione Under-21 di Cesare Maldini che lo inserì nella lista dei convocati per il campionato europeo 1994. Durante la competizione segnò il secondo dei cinque rigori che sancirono la vittoria degli azzurrini sulla Francia in semifinale. Gli azzurrini vinsero la finale contro il Portogallo. Segnò inoltre un gol nei quarti di finale del campionato europeo 1996 sempre contro il Portogallo, nella partita finita 2-0 per gli azzurrini che poi alzeranno il trofeo a Barcellona per la terza volta consecutiva. In totale vestì in 22 occasioni la maglia dell'Under-21 realizzando 11 reti.

Nazionale maggiore

Il capitolo relativo alla nazionale maggiore è probabilmente uno dei migliori nella carriera sul campo di Vieri. Ha vestito 49 volte la maglia segnando 23 reti, che lo pongono al nono posto nella classifica dei migliori marcatori azzurri di sempre, e pur non avendo mai vinto un titolo internazionale è sempre riuscito a spiccare nei campionati mondiali, dove, in due edizioni, ha realizzato nove reti, grazie alle quali è il migliore marcatore italiano ai Mondiali, a pari merito con Paolo Rossi e Roberto Baggio.

Convocato per la prima volta dal commissario tecnico Cesare Maldini, ha esordito in nazionale il 29 marzo 1997, a 23 anni, nella partita Italia-Moldavia (3-0), in cui ha realizzato il 1000º gol nella storia della nazionale. Nello stesso anno ha fatto parte della selezione azzurra che disputa il Torneo di Francia.

Nel 1998 viene convocato per il Mondiale tenutosi in Francia, rivelandosi uno dei protagonisti della manifestazione. A Bordeaux, l'11 giugno, esordisce in un campionato mondiale di calcio disputando la gara d'esordio dell'Italia contro il Cile. Nel primo tempo, su assist di Roberto Baggio, segna il gol del provvisorio vantaggio italiano (la partita finirà 2-2). Nella seconda gara contro il Camerun, Vieri sigla la sua prima doppietta in maglia azzurra nell'ultimo quarto d'ora della partita, terminata con il 3-0. Nella terza partita, su assist di Alessandro Del Piero, Vieri firma la prima delle due reti contro l'Austria, gara che termina 2-1. Negli ottavi di finale contro la Norvegia, Vieri segna il gol del definitivo 1-0 per gli italiani e porta la squadra ai quarti di finale contro i padroni di casa della Francia, terminati ai tiri di rigore: Vieri realizza uno dei tiri dal dischetto, ma gli errori di Demetrio Albertini e Luigi Di Biagio condannano l'Italia alla sconfitta. Insieme al portiere Gianluca Pagliuca, Vieri sarà uno dei due italiani inseriti nell'elenco dei 38 migliori giocatori del torneo.

Dopo aver segnato 3 gol nelle qualificazioni al campionato d'Europa 2000, è costretto a saltare la fase finale per un infortunio occorsogli nello spareggio tra Inter e Parma.

Nel 2002 viene convocato per il suo secondo Mondiale, giocato in Corea del Sud e Giappone, dal CT Giovanni Trapattoni. Anche durante questa edizione rientra tra i protagonisti della manifestazione già dalla gara d'esordio contro l'Ecuador, dove segna la sua seconda doppietta in maglia azzurra.Nella seconda gara contro la Croazia porta in vantaggio l'Italia che, nonostante tutto, viene sconfitta per 2-1 dalla squadra avversaria. Vieri gioca anche gli ottavi di finale contro i padroni di casa Corea del Sud, dove segna il gol del vantaggio per la nazionale italiana. La partita, tuttavia, viene vinta dai coreani (anche a causa delle controverse decisioni dell'arbitro, l'ecuadoriano Byron Moreno) e gli Azzurri vengono eliminati dalla competizione.

Al campionato d'Europa 2004 gioca tutte le tre partite dell'Italia, ma senza andare a segno; la nazionale italiana viene eliminata al primo turno. Nella conferenza stampa dopo la gara con la Svezia, accusa i giornalisti di scrivere notizie false (i giornali avevano infatti riportato di un presunto litigio avvenuto tra lui e Gianluigi Buffon). Il 12 ottobre 2005, sotto la gestione di Marcello Lippi, gioca la sua ultima partita proprio contro la Moldavia, la stessa avversaria del suo debutto, segnando il suo ultimo gol azzurro.

Lo stesso Marcello Lippi, nel 2015, dichiarerà che la distorsione al ginocchio rimediata da Vieri nella primavera del 2006 fu l'unico motivo per cui l'attaccante bolognese non fece parte della selezione italiana dei Mondiali 2006 nell'estate successiva, vinti proprio dagli Azzurri.