Oreconhecimento da banda ainda continuava a crescer nos Estados Unidos em 2001, quando decidiram iniciar o processo de gravação de seu segundo álbum. Os ataques de 11 de setembro no país de certa forma inspiraram a banda, que entrou no estúdio uma semana após o ocorrido.
A primeira canção a ficar pronta para o álbum foi “In My Place”, que foi tocada ainda na turnê de divulgação do Parachutes. Segundo Chris Martin, foi “In My Place” que manteve a banda com forças para gravar o segundo álbum, pois eles estavam em um período no qual não sabiam o que fazer.
Quando estavam gravando em Londres, a banda teve dificuldade para focalizar no trabalho por não terem estado lá antes. Retornaram então à Liverpool, onde encontraram inspiração e mais musicas surgiram. O álbum foi lançado em agosto de 2002 e gerou grandes sucessos como “In My Place”, “Clocks” e “The Scientist”, que são reconhecidas até hoje.
Com este álbum, Coldplay se tornou uma das bandas com maiores vendas de discos no mundo todo. Estreou em primeiro lugar na parada britânica, vendendo aproximadamente 273 mil cópias, sendo este o segundo disco deles a atingir o topo por lá. Passou cerca de um ano na parada graças ao sucesso de “Clocks” e “The Scientist”. Nos Estados Unidos, A Rush of Blood to the Head estreou melhor que seu antecessor, Parachutes, na quinta posição com 144 mil cópias vendidas. A Billboard o considerou como o melhor lançado no ano de 2002. Uma turnê mundial para a divulgação do A Rush of Blood to the Head foi feita e o Coldplay veio pela primeira vez ao Brasil em 2003, passando por São Paulo e Rio de Janeiro.
No Grammy de 2003, venceram a categoria Melhor Álbum de Música Alternativa com A Rush of Blood to the Head e Melhor Performance de Rock por um Duo ou Grupo com a canção “In My Place”. Na mesma edição, pela primeira vez o Coldplay se apresentou na premiação. Junto da filarmônica de Nova Iorque, a banda tocou “Politik”. “Clocks” também venceu o GRAMMY de Gravação do Ano em 2004.
17 anos após seu lançamento, A Rush Of Blood To The Head acumula mais de 15 milhões de cópias vendidas e foi eleito pelos ouvintes da BBC Radio 1 como o melhor álbum de todos os tempos.