La stagione cominciava subito bene con una bella vittoria allo sprint nella seconda tappa del Giro del Mediterraneo. Lì si capiva che - nonostante una preparazione invernale ritardata rispetto all'inverno precedente - il livornese avrebbe dettato legge ancora una volta nelle prime corse della stagione. Dopo tanti piazzamenti, Bettini si portava a casa anche due tappe (Paglieta e Torre San Pietro) e la classifica finale della Tirreno-Adriatico. Alla Milano-Sanremo era ancora una volta protagonista sul Poggio, ma non riusciva a ripetere la magia del 2003. Le classiche del Nord erano avare di soddisfazioni. Sempre all'attacco Bettini si doveva accontentare del 9° posto al Giro delle Fiandre, del 3° all'Amstel Gold Race e del 22° nella sua Liegi-Bastogne-Liegi. Atteso da un'intensissima seconda parte della stagione Bettini tirava il fiato nel mese di maggio tornando alle corse nel Giro di Germania.
Al Giro di Svizzera una bella vittoria di tappa lo lanciava verso il Tour de France, corsa nella quale Bettini non riusciva a lasciare il segno, ma compiva un lavoro importantissimo in prospettiva olimpica. Nel mese di agosto Bettini non sbagliava una corsa. Uscito dal Tour in strepitose condizioni di forma il toscano si aggiudicava il Gran Premio di Camaiore e dominava la Prova olimpica su strada di Atene precedendo Sergio Paulinho e Axel Merckx. Tre secondi posti in Coppa del Mondo: ad Amburgo dietro a O'Grady, a San Sebastian dietro a Martin Perdiguero e a Zurigo dietro a Flecha, Bettini otteneva i punti necessari per avvicinare il leader della classifica Davide Rebellin.
L'avvicinamento al Mondiale era tranquillo. Bettini vinceva la prima tappa del Circuito Franco-belga dando ad intendere di essere pronto per ripetere a Verona l'impresa di Atene. Sul percorso scaligero, però, un banale infortunio lo metteva fuori gioco. Un paio di settimane erano sufficienti per ristabilirsi e consolarsi. Superando Rebellin nella Parigi-Tours e gestendo l'esiguo vantaggio ottenuto sul veneto nel Giro di Lombardia si portava a casa la terza Coppa del Mondo, impresa che rimarrà imbattuta visto che l'avvento del Pro Tour nel 2005 cancellerà la vecchia challenge. Un'altra stagione memorabile, dunque, chiusa al numero due del ranking individuale UCI.