Przegrał w ćwierćfinale z późniejszym tryumfatorem turnieju, Guillermo Rigondeaux (5:14).
W swoim trzecim występie podczas mistrzostw świata, w 2001 roku zdobył w Belfaście srebrny medal, ulegając w finale ponownie Rigondeaux. W tym samym roku Məmmədov zdobył w Tunisie złoty medal igrzysk śródziemnomorskich.
W 2002 roku rozstał się z kadrą Turcji i ponownie zaczął występować w barwach Azerbejdżanu. W październiku wygrał warszawski Turniej im. Feliksa Stamma, pokonując w finale turnieju wagi piórkowej (57 kg) mistrza Polski Krzysztofa Szota. Wkrótce potem powrócił jednak do wagi koguciej i rok później w Bangkoku po raz czwarty z rzędu wystartował w mistrzostwach świata. W drugiej rundzie turnieju zrewanżował się za poprzednie porażki obrońcy tytułu i zdecydowanemu faworytowi, Kubańczykowi Rigondeaux, pokonując go na punkty (16:13). W kolejnych walkach wyeliminował Tadżyka Usarowa (18:10), Bułgara Dałakliewa (21:15) i w walce o złoto Rosjanina Giennadija Kowalowa (17:8). Został tym samym pierwszym w historii azerskim mistrzem świata w boksie.
Wiosną 2004 roku wygrał turniej kwalifikacyjny w Baku i zagwarantował sobie udział w igrzyskach olimpijskich w Atenach.