24. října 2000 bylo ve Spojených státech vydáno debutové album Linkin Park - Hybrid Theory. Z byla alba vyřazena jen jediná skladba, předělávka hip hop songu "High Voltage", který se už objevil na EP. Několik songů z EP bylo "znovu-nahráno" jako dema pro Hybrid Theory, není známo jestli vůbec někdy vyjdou jako B-strany. Nahrávka prvního singlu, "One Step Closer", se na MTV stala rockovou hymnou.
Kapela hrála na svém prvním oficiálním koncertě 17. prosince 2000 jako část koncertového speciálu KROQ Radio's Almost Acoustic Christmas. Shinoda k této příležitosti složil pro kapelu nový song "My December". Skaldba nikdy nebyla uvedena na Hybrid Theory a lidé si ji často pletou s B-stranou. Později se objevila na Vánočním albu DJů Kevina a Beana vydanou KROQ.
Začátkem roku 2001 se Farrell znovu přidal ke kapele v jejich druhém singlu, "Crawling", za který dostala skupina cenu Grammy v kategorii "Best Hard Rock Performance". Linkin Park započali svou první národní festivalovou tour, Ozzfest, s dalšími skupinami jako třeba Black Sabbath, Marilyn Manson, Slipknot, Papa Roach, Disturbed, Crazy Town a Zakk Wylde's Black Label Society.
V polovině roku 2001, vydala skupina svůj třetí singl, "In the End". Z tohoto songu se nakonec vyklubal největší hit kapely, a stal se jednou z nejhranějších skladeb roku 2001. Video režíroval Nathan "Karma" Cox a Joe Hahn. Video ukazovalo kapelu hrající na obrovské soše v dešti. Klip obsahoval mnohem větší množství CGI prvků, než se dříve ve videoklipech používalo.

Druhého srpna 2001, vydala kapela své první DVD, vtipně nazvané Frat Party at the Pankake Festival. DVD obsahovalo všechna dosavadní videa skupiny a dokumenty z cest, které podnikly na podporu alba Hybrid Theory. V DVD je také schovaná spousta Easter eggů, které umožňovali DVD divákům přístup ke skrytým videím, včetně studiového vystoupení dema "A Place for My Head" z roku 1999.
gV listopadu, kamarádka kapely, Jessica Bardas, navrhla vytvoření fan klubu. Skupina myslela, že by to mohl být dobrý nápad a tak se zrodilo Linkin Park Underground (LPU). Členové fan klubu dostávají, každý rok balíček (pokud obnovují své členství), který osahuje tričko, CD a několik dalších drobností, jako třeba kytarová trsátka, nálepky a plakáty. První CD obsahovalo znovuvydání Hybrid Theory EP v nově navrhlém obalu (kreslil jej Mike).
Začátkem roku 2002, se skupina přidala k tour zvané Projekt Revolution. V první části tour hostovali Adema, Cypress Hill a DJ Z-Trip. Během tour, Shinoda a Hahn spolupracovali s X-ecutioners na songu "It's Goin' Down". Krátce po skončení tour se Linkin Park vrátili do studia, poprvé od roku 2000.

Poté co Shinodovi přišlo několik remixů Linkin Park skladeb, rozhodl se pro vydání celoremixového alba. Shinoda chtěl zremixovat jen pár skladeb a udělat pouze EP. Nicméně, díky podpoře kamarádů z kapely (obzvláště Delsona a Hahna), se rozhodl zajít o kus dál.
Projekt, který dostal jméno Reanimation, obsahoval všechny skladby z Hybrid Theory, a také remixy songů "My December" a "High Voltage". Každý song remixoval jiný umělec a kolovali zvěsti o tom, že vzniklo něco přes padesát remixů, které Shinoda obdržel během prací na projektu. Mike si prošel a poslechl každý remix, a vybral ty nejlepší. Jen dva z remixů se nedostali na album než bylo vydáno, byl to remix "Points of Authority" od Crystal Method (objevil se na druhém CD LPU) a Marilynův Mansonův remix "By Myself". Posedním potvrzeným remixem byl pak "My December" od Team Sleep (vedlejší projekt China Morena z Deftones). Remix byl vyloučen, protože byl prý song moc temný; Shinoda pro CD vybral verzi, která byla melodičtější a veselejší. Na albu pak hostovali další umělci jako Chali 2na z Jurassic 5, Stephen Richards z Taproot, Kelli Ali ze Sneaker Pimps, Aaron Lewis ze Staind, Humble Brothers, Jonathan Davis z KoRn, Aceyalone, X-ecutioners, Black Thought a Jay Gordon z Orgy.

Projekt byl vydán 30. července 2002 a prvním a zárpveň jedným singlem se stal "Pts.of.Athrty" ("Points of Authority") zremixovaný Jayem Gordonem z Orgy. Video pro song se stalo obrovským, technologickým úspěchem. Na hudební video byla totiž poprvé použita kopletní CGI animace, čož před Linkin Park ještě nikdo nikdy neudělal. Video připomínalo film od Square Pictures - Final Fantasy: The Spirits Within (Esence života).

V listopadu, byla spuštěna druhá verze LPU - "Underground 2.0" a druhý dárkový balíček byl na světě. Nové klubové EP obsahovalo remix "Points of Authority" od Crystal Method a song s názvem "Dedicated", o kterém se spekulovalo, že byl odstraněn z předchozího EP ještě před vydáním. Je zde ještě obsažena padesátisekundová instrumentálka "A.06" , která ukazuje tvrdší stránku kapely. Tahle instrumentální skladba dala fanouškům novou naději a víru v to, že druhé album bude tvrdší než Hybrid Theory. Zvýšilo se tak očekávání nadcházejícího alba.