Всё произошло довольно спонтанно. Мы связались с представителями клуба в двадцатых числах декабря. У меня была пара других вариантов, но отдал предпочтение «Локомотиву». Юрию Сёмину и Валерию Филатову доверяю как себе самому, поэтому колебаний не было. Возвращаться домой всегда лучше, чем искать что-то заново. И сейчас связываю большие надежды с «Локомотивом». — Сергей Овчинников (о возвращении в «Локомотив») Из «Локомотива» ушёл хороший вратарь, а пришёл очень хороший — Овчинников. — Юрий Семин, главный тренер «Локомотива» (о возвращении Сергея Овчинникова)

Возвращение в «Локомотив» получилось для Овчинникова триумфальным. Железнодорожники с ходу выиграли чемпионат России, а сам голкипер 667 минут (с 16 июля по 12 сентября) держал свои ворота в неприкосновенности, установив рекорд сезона, и пропустил всего 14 мячей за 31 матч, отыграв во всех матчах чемпионата, включая «золотой». Однако при всех своих заслугах на чемпионат мира Сергей Иванович так и не поехал. Сказались разногласия с тренерским штабом Романцева и, возможно, давняя нелюбовь «Босса» к московскому «Спартаку», воспитанная еще в динамовской спортшколе. «Ну не люблю я «Спартак» и ничего с собой поделать не могу!» — сказал в одном из интервью Овчинников.

Во второй половине года Овчинников (уже после отставки Романцева) вернулся и в сборную, сыграв в первом тайме товарищеского матча со Швецией 21 августа. До конца сезона «Босс» защищал ворота сборной во всех матчах (в том числе и в отменённом против Грузии), пользуясь большим доверием у нового тренера сборной России Валерия Газзаева. В конце года Сергей Овчинников в составе «Локомотива» сыграл и в Лиге чемпионов. Его надежная игра помогла железнодорожникам пройти во второй групповой этап самого престижного европейского клубного турнира.

13 февраля 2003 года в матче товарищеского турнира против сборной Румынии Сергей Овчинников в первый и последний раз был капитаном сборной России. 8 марта Овчинников вместе с «Локомотивом» стал обладателем первого Суперкубка России. В серии послематчевых пенальти вратарь отбил четыре удара из семи.

22 марта во втором туре Чемпионата России после домашней игры «Локомотива» с «Зенитом» Овчинников, раздосадованный поражением, попытался высказать претензии судье Игорю Егорову, а затем, прорвав кордон из четырёх сдерживавших его человек, решил разобраться со вторым тренером петербуржцев Владимиром Боровичкой, но снова был остановлен и с нецензурными выражениями покинул поле. Позже Сергей сказал, что Боровичка его спровоцировал, но КДК РФС не стал вникать в суть конфликта и дисквалифицировал вратаря на пять матчей Чемпионата России, разом лишив основного голкипера сборной игровой практики, что немало сказалось и на выступлениях железнодорожников, которые набрали лишь 4 очка из 15 возможных в пяти матчах без Овчинникова. В том сезоне «Локомотив» остался без медалей. В течение года Овчинников выходил на поле в 8 матчах сборной, пропустив 12 мячей.

15 ноября в перерыве первого стыкового матча отборочного турнира Чемпионата Европы 2004 года сборной России и сборной Уэльса Овчинникову не понравилось, что один из валлийцев нанёс удар по его воротам уже после свистка судьи на перерыв (Сергей Иванович вообще не любил доставать мячи из сетки ворот, даже незасчитанные), и голкипер высказал всё, что думал об этом поступке, в лицо футболисту. Судья матча Лусилиу Батишта сразу же достал из кармана жёлтую карточку, которая была для вратаря сборной второй в этом отборочном цикле, и в ответном матче Сергей уже не участвовал. «Локомотив», несмотря на неудачу в Чемпионате России, удачно выступил в Лиге Чемпионов и вышел в 1/8 финала, в том числе, благодаря Овчинникову. Соперником железнодорожников стал «Монако». В первом матче в Москве «Локомотив» одержал победу — 2:1, а в ответном матче, 10 марта 2004 года, героями стали не футболисты, а старый знакомый Овчинникова, португальский арбитр Лусилиу Батишта, который принял в том матче три ключевых спорных решения: назначил пенальти в ворота железнодорожников (который был отбит Сергеем), удалил Дмитрия Лоськова и засчитал гол Эммануэля Адебайора. «Локомотив» уступил — 0:1 и покинул Лигу чемпионов.Не хочется оскорблять человека, но мне кажется, что он был нечистоплотным арбитром. Мне легче было не играть в тех играх, когда он судил, может быть, для наших команд моё неучастие было бы положительным моментом. Пересекался я с ним и в Португалии, дважды он меня удалял, я даже дрался с ним на поле. Были такие инциденты, которые переросли вот в такое его отношение ко всей России. Ссоры с судьями на футбольном поле происходят очень часто, но в дальнейшем же нормальные люди не будут тебе мстить всю дальнейшую карьеру, тем более что бывает и судья сам виноват в некоторых эпизодах. Тем не менее Батишта мстил мне целых пять лет в тех матчах, где я участвовал, это может говорить только о предвзятом отношении, а не о какой-то там случайности. — Сергей Овчинников (о Лусилиу Батиште)

3 апреля 2004 года Сергей Овчинников отстоял «на ноль» 100-й матч в своей карьере, юбилей пришелся на матч 4-го тура Чемпионата России против «Рубина». 2 июня главный тренер сборной России Георгий Ярцев объявил имена футболистов, выбранных для участия в Чемпионате Европы. Овчинников значился в списке под первым номером.

Матч со сборной Испании 12 июня стал дебютом для 33-летнего вратаря в турнирах подобного уровня. В той игре Сергей пропустил один мяч, а сборная с минимальным счетом уступила.