Другою подією, що змінила хід україно-американських відносин, став терористичний напад на США 11 вересня 2001 року. У антитерористичний коаліції, що сформувалася, Україна взяла участь разом з рядом інших держав, забезпечивши безумовне право проліту над її територією військовим літакам та надавши право посадки у випадку критичної необхідності на своїх трьох авіабазах. Також Україна співпрацювала з посадовцями американських розвідувальних служб, здійснювала кроки заради посилення безпеки навколо американських дипломатичних установ та бізнес-структур. Але те, що вона могла запропонувати, не могло скласти гідну конкуренцію ресурсам, які надала для боротьби із світовим тероризмом Росія. Факт участі України у антитерористичній коаліції навіть потенційно не міг справляти такого позитивного морального впливу, як приєднання до неї РФ.    

Протягом осені 2001 року важливість ролі Росії у створеній ad hoc антитерористичній коаліції всіляко наголошувалася на Заході. Співробітництво Росії із США мало позитивний вплив на інші держави, такі як Китай та Іран, які до цього мали деякі сумніви, але врешті-решт зробили вибір послідувати за Росією та забезпечили політичну підтримку без прямого військового втручання. Без "зеленого світла" з боку Москви розміщення американських військових сил у Центральній Азії, отримання дозволу від місцевих урядів, включаючи ташкентський, проходило б набагато важче. Росія також надала зібрану російською розвідкою детальну інформацію про ситуацію в Афганістані.    

Взявши спільну з іншими державами на чолі з США участь у боротьбі з міжнародним тероризмом, Росія виграла принаймні двічі. По-перше, цим вона поклала кінець численним розмовам у США про порушення прав людини у себе вдома. Визнану до цього "несправедливою" війну, яку Росія веде у Чечні, було легітимізовано проголошенням її "війною проти тероризму". По-друге, цим вона заклала грунтовну основу для зближення та подальшого співробітництва із своїм давнім суперником - США. Починаючи з 11 вересня, відносини між Росією та Заходом значно просунулися. Вперше представникам Росії була надана змога брати участь у засіданні комітету озброєнь НАТО у майбутньому. Більше того, Брюссель вирішив, що стосунки НАТО з Росією вимагають більш детального планування та прийняття рішень, ніж це було можливим через Постійну спільну комісію Росія-НАТО. 16 листопада 2001 року британський прем'єр-міністр Тоні Блер зробив історичне послання іншим 18 лідерам НАТО та Росії, запропонувавши створити замість Постійної комісії механізм спільного прийняття рішень у трьох головних сферах - боротьбі проти міжнародного тероризму, розповсюдженні зброї масового знищення та плануванні миротворчих операцій. Після оприлюднення цієї пропозиції Генеральний секретар НАТО генерал лорд Робертсон стверджував протягом свого візиту в Москву, що з боку Росії цілком реалістичним є очікування право вето на рішення альянсу у деяких сферах.    

Таке масштабне порозуміння Росії із Заходом викликало суперечливу реакцію в Україні. Думки про його можливі наслідки для України суттєво розділилися. Оптимісти розглядали його як шанс нарешті реалізувати "багатовекторність" української зовнішньої політики, адже тепер її раніше конфліктуючі між собою вектори почали зближуватися. Після очевидного потепління у відносинах між Заходом та Росією в Україні на вищому державному рівні знову "євроатлантичне співробітництво" було замінене "євроатлантичною інтеграцією".   

Аргументи тих, хто вважав, що в України не може бути більш тісних відносин із Заходом, тому що це б ускладнило відносини з Росією, просто зникли. Це більше не фактор, тому що і Росія розвиває тісні взаємовідносини із Заходом", - заявляв посол США в Україні Карлос Паскуаль. Та проте настрої в Україні з цього приводу були менш оптимістичними. Було помітно стурбованість з приводу зближення векторів. Досить довго метою української дипломатії було створення на Заході образу України, який би розглядався окремо від Росії. Тепер виявилося, що Україна стала заручницею власної політики. Після примирення Росії з Заходом Україна втрачала свій головний козир, адже здійснення впливу на Росію до цього часто відбувалося саме через Україну. Тривалий час розігруючи карту небажання перетворитися на "буферну зону" між Заходом та Росією, Україна чи не вперше реально опинилася перед такою загрозою. Поступово складалося враження, що Захід забуває про її "вдале геостратегічне розташування", адже Київ був занадто довго неспроможний знайти механізмів його реалізації.   

Небажання повторити помилки осені-зими 2000-2001, коли США своєю справедливою, але часом занадто різкою критикою сприяли поверненню України в бік Росії, знову призвело до маніпулювання географічними термінами. Офіційна риторика визначала Україну як "центральноєвропейську" або принаймні "східноєвропейську" державу якщо не зараз, то у майбутньому (віднесення України до Європи у США зазвичай є виміром її демократичності, до Центральної-більшої, до Східної-дещо меншої міри). Українську владу наполегливо запевняли, що Україна не стане "футбольним полем" для геополітичної гри між США та Росією.    

І все ж після антитерористичної кампанії стосунки України з США вже не були занадто теплими. Адміністрація Дж.Буша реалізовувала досить жорсткий підхід стосовно України. Якщо раніше у США популярно було говорити про демократичну Україну, що стане поштовхом до демократизації Росії з її імперськими амбіціями (той же Зб.Бжезінський проповідував дану тезу), відтепер ситуація змінилася. "Якщо Росія буде продовжувати розбудовувати сильні інституції, а це саме те, чим вони займаються, це стане великою допомогою Україні. Вони [росіяни], мабуть, взмозі зробити це краще, ніж ми", - заявив Джек Метлок, колишній посол США у Росії. "Саме з Москви може здійснюватися тиск на Україну для того, щоб реформи проходили більш визначено",