2000年，莱昂纳多的新片中在泰国第一次公演就激起了当地环境保护人士的众怒，认为影片在拍摄过程中对当地菲菲岛造成了环境破坏。莱昂纳多从此投环保先锋，访问国总统克林顿，大谈环保问题，以推动环保活动。2002年莱昂纳多演了史文·斯尔伯格执导的和丁·西科斯执导的，前者票房极好，得到3.5亿元票房，莱昂纳多的表现广获好评，更提名金球奖男主角。得到权威影评人罗杰·埃伯特等广泛赞赏。至

1995年，他演萨姆·莱米执导的西片。索尼影视娱乐对选派莱昂纳多这决定有所保留，当时已经红得发紫的好莱坞女神莎朗·斯通最终决定自资莱昂纳多的片酬，指定莱昂纳多在该片中与她演对手戏，演剧中镇长之雷米。电影的票房成绩差人意，国票房只达1850万金，影评人对这戏的评价也毁誉参半。

之后，他又相继拍摄了和。在中他饰演了同恋诗人兰波。在中，他饰演了一个烧毁自家房的叛逆小，和黛安·基顿和梅丽尔·斯特里普搭戏。1996年，在现代激情版中，他又塑造了一个崭新的“罗密欧”的形象。莱昂纳多也因此片而荣膺柏林电影节最佳男主角奖。莱昂纳多在里饰演作家JimCarroll。

1997年，莱昂纳多主演詹姆斯·卡梅隆执导的，饰演一名赢得两张泰坦尼克号三等舱船票、二十岁、穷困的威斯康辛州人杰克·森。莱昂纳多起初拒绝演，但詹姆斯·卡梅隆信莱昂纳多的演技，鼓励他演这角。乎意料的是，成为当时票房最的电影，打破了国和世界各地的票房记录(2010年，詹姆斯·卡梅隆的电影打破了的纪录)，全球总收达18亿，莱昂纳多成为电影星，并成为影史上第一位男万人迷。超过200名粉丝联络国电影艺术与科学学会，对莱昂纳多不获提名第70届奥斯卡金像奖表示抗议。莱昂纳多也获提名一些广受关注的奖项，其中他第二次获提名金球奖。

在首次选角时，导演詹姆斯·卡梅隆对莱昂纳多并不是十分满意，在后来的访问中，詹姆斯·卡梅隆提到一开始莱昂纳多参与选角时只是坐在那里烟，整个人无打采，他甚至怀疑莱昂纳多本没有投专注力，但一切在莱昂纳多演剧本上的情剧时改变了，詹姆斯·卡梅隆表示“就像突然被光照到一样，我知就是他了”。但莱昂纳多此时仍对接下Jack这个角有些疑虑，他询问詹姆斯·卡梅隆，是否应该在Jack这个角上加一什么，让他更受人怜，但卡麦隆拒绝了：“我不会让这个角变得忧郁或神经质，也不会让这个角有任何缺陷(tidlimp)，(比起演有障碍的角)演一个完的角(JimmyStewarttype)更加困难。”

之后他拒绝了大把可以充当少女心目中大英雄的角（其中包括著名的蜘蛛侠和天行者）而接拍了小成本制作的文艺片。