Seguindo o sucesso de Hybrid Theory e Reanimation, Linkin Park passou um longo tempo em turnê pelos Estados Unidos. A banda começou a trabalhar em novas canções nos intervalos e espaços de sua lotada agenda, gravando e trabalhando no ônibus da turnê. A banda anunciou oficialmente o novo álbum em dezembro de 2002, falando que seu novo trabalho foi baseado na região rochosa de Meteora na Grécia, onde vários monastérios foram construídos no topo das rochas. O álbum Meteora conta com o antigo nu metal e rapcore que a banda já havia apresentado em seu disco anterior mas com novos efeitos, incluindo uma introdução de Shakuhachi (uma flauta japonesa de bambu) e outros instrumentos. O segundo álbum de estúdio do Linkin Park estreou em 25 de março de 2003 e rapidamente repercutiu no mundo inteiro, chegando ao topo das paradas e vendas nos Estados Unidos e no Reino Unido, e em #2 na Austrália.
Meteora vendeu mais de 800 mil cópias na primeira semana de vendas e se tornou um dos álbuns que mais vendeu em sua semana de estreia na história das Paradas da Billboard até aquele momento. Os singles deste álbum, incluindo “Somewhere I Belong”, “Breaking the Habit”, “Faint” e “Numb”, permaneceram muito tempo nas rádios. Em outubro de 2003, Meteora já tinha vendido mais de 3 milhões de cópias. O sucesso do Linkin Park deu a eles a chance de fazer outra Projekt Revolution, com outras bandas e artistas, como Mudvayne, Blindside e Xzibit. Além disso, Metallica convidou o Linkin Park para tocar em sua turnê no verão de 2003, que também contou com a participação das bandas Limp Bizkit, Mudvayne e Deftones. A banda então lançou um DVD chamado Live in Texas, filmado num show que eles fizeram no estado americano do Texas durante essa turnê. No começo de 2004, Linkin Park começou uma turnê mundial chamada Meteora World Tour, que passou pelo Brasil com uma enorme apresentação para 80 mil pagantes no Estádio do Morumbi, em São Paulo.
Meteora deu a banda vários prêmios e honras. A banda ganhou o prêmio da MTV de Melhor Video de Rock por “Somewhere I Belong” e ganhou um Viewer’s Choice Award por “Breaking the Habit”. Apesar de Meteora não ter tido o sucesso comercial de Hybrid Theory, o CD acabou sendo o terceiro mais vendido nos Estados Unidos em 2003. A banda permaneceu em turnê nos primeiros meses de 2004 fazendo apresentações lotadas pelo mundo, primeiro com a turnê Projekt Revolution e depois em várias apresentações pela Europa.
Em solo brasileiro, Meteora rendeu ao LP sua segunda certificação de Platina dada pela ABPD.
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