Dopo il [[2005]], in cui non prese parte a nessuna grande competizione, tornò a gareggiare a livello internazionale ai [[Campionati europei di nuoto 2006|campionati europei di Budapest]] nel [[2006]], dove vinse la medaglia d'oro nei 200 m stile libero in 1'45"65, oltre che il bronzo nei 200 m stile libero in 48"94, dietro a [[Filippo Magnini]] e a [[Stefan Nystrand]].<ref>[http://www.omegatiming.com/Competition?id=0001060800FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF&sport=AQ&year=2006 Omega Timing - European Championships Budapest, Hungary July 26th - August 6th 2006]</ref> L'anno seguente aipartecipò alla sua quarta edizione dei [[Campionati mondiali di nuoto 2007|campionati mondiali]] dia [[Melbourne]], suinei 200 m stile libero vinse la sua decima medaglia mondiale (ottava d'argento) in 1'46"28, dietro a [[Michael Phelps]] che batté di 20 centesimi il [[Progressione del record mondiale dei 200 m stile libero|record del mondo]]. SuiCon 100 motto stilemedaglie liberod'oro rimediòe ladue sestadi posizionebronzo ini 48"63,[[Campionati amondiali 2di deciminuoto|campionati dall'oro,mondiali]] nonfurono riuscendol'unica ancoracompetizione unainternazionale voltain acui ottenerenon unavinse vittorianessuna aimedaglia campionati mondialid'oro, nonostantein una carriera alla quale non sono mancatimancarono successi olimpici ed europei, oltre che [[Record del mondo del nuoto|record mondiali]] ed [[Record europei del nuoto|europei]].<ref name=treccani/> Sui 100 m stile libero rimediò la sesta posizione in 48"63, a 2 decimi dall'oro.<ref>[http://www.omegatiming.com/Competition?id=0001070D00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF&sport=AQ&year=2007 Omega Timing - 12th FINA World Championships 2007 Melbourne, Australia March 17th - April 1st 2007]</ref>
[[File:Pieter van den Hoogenband.jpg|thumb|Pieter van den Hoogenband nel 2010.]]Ai [[Giochi olimpici]] di Pechino {{OE||2008}}, ormai trentenne, si dedicò esclusivamente ai 100 m stile libero, la disciplina che lo portò due volte alla medaglia d'oro. Usufruendo anche della tecnologia dei costumi in [[poliuretano]] migliorò il proprio primato personale prima in semifinale (47"75), poi in finale (47"68),. nonIl riuscendorisultato ugualmentelo fece chiudere in quinta posizione; Pieter fallì il tentativo di essere il primo nuotatore a vincere la terza medaglia d'oro consecutiva, giungendodiventando quintougualmente il primo a prendere parte a quattro finali nella stessa disciplina. Subito dopo la gara annunciò il suo ritiro.
