El año 2005 comienza bien para David. Alcanza por tercera vez consecutiva los cuartos de final de Australia, llegando a esa misma instancia en Wimbledon y el US Open y obteniendo el ATP de Munich. También alcanza las semifinales del Master Series de Madrid. Su desempeño durante la temporada no le alcanza para clasificar directamente a la Copa Master a disputarse en Shangai. Sucede entonces que Andy Roddick se baja del Master y David ingresa a último momento a la competencia.

Vence en dos sets a Guillermo Coria y barre a Ivan Ljubicic en un doble 6-2. En semifinales vuelve a mostrar un gran nivel y se clasifica a la final venciendo en dos sets al ruso Nicolay Davydenko. En el partido decisivo lo espera el número uno del mundo, Federer.

La final comienza cerradísima y Federer se lleva los dos primeros sets en definición de Tie Break. Contra todos los pronósticos, David se impone en el tercer y cuarto set e iguala el partido. El quinto set se hace muy cerrado, punto a punto, y el argentino saca a relucir su mejor tenis con toda la garra, imponiéndose en el Tie Break final. David Nalbandian gana así la Copa Master, frente al número uno del mundo en un partido para el infarto.

Con el impulso que le significa el Master, el título más importante de su carrera, David empieza la temporada 2006. Comienza con todo, por primera vez llega a las semifinales de Australia donde cae en un partido increíble frente a Marcos Bagdhatis, cuando se encontraba dos sets a cero.

Tal desempeño ubica a David en el mejor puesto en el ranking de su carrera, (puesto 3) detrás de Roger Federer y Rafael Nadal. Luego gana por segunda vez en su carrera el ATP de Estoril y alcanza las semifinales del Master Series de Roma, donde cae en Tie Break en el tercer set con Federer. En esa misma instancia se vuelven a encontrar, David y el número uno del mundo, cuando una lesión en el estómago le juega una mala pasada al argentino encontrándose set arriba y 3-0 en el segundo. Finalmente debe abandonar en el tercer set.

El resto del año es signado por lesiones que llevan a David a tener un irregular desempeño. Igualmente, llega a las semifinales del Abierto de Madrid. Clasifica directamente a la Copa Master y alcanza las semifinales, donde pierde con el norteamericano James Blake. Finaliza el año en el octavo puesto del ranking.

El año 2007 comienza difícil para David. Nuevamente lo persiguen las lesiones que le impedían desarrollar su mejor tenis. Pero a mediados de año toma la decisión de barajar y dar de nuevo. Arma un nuevo equipo de trabajo, con su compatriota Martín Jaite como entrenador, y los resultados no se hacen esperar.

En un cierre de temporada espectacular, David se consagra por primera vez en un torneo Master Series, el de Madrid. Con un juego casi imbatible, vence en la misma semana a los tres primeros jugadores del ranking, algo que sólo habían logrado dos jugadores en la historia (Boris Becker, en Estocolomo 1994 y Novak Djokovic, en Montreal 2007). Se impone frente a Nadal (2º) en cuartos, le gana a Djokovic (3º) en semis, y se corona frente a Federer (1º) por 1-6, 6-3 y 6-3.

Dos semanas después, David reconfirma su excelente momento y se impone en el Master Series de París. En la ciudad luz, le gana nuevamente a Federer, esta vez en la instancia de cuartos de final y en dos sets (6-4, 7-6) y en la final destroza al español Nadal por 6-4 y 6-0. Nunca antes un tenista se había impuesto en dos ocasiones, en un mismo torneo, a los dos primeros del mundo. Este año termina en el puesto 9 del ranking reingresando al top ten.