Vào mùa hè 2002, Metzelder gia nhập Borussia Dortmund, anh ngay lập tức có được thành công. Vào cuối mùa giải đầu tiên, anh có trận ra mắt trong màu áo đội tuyển Đức, chơi trong hiệp hai ở trận giao hữu thắng Hungary vào ngày 15 tháng 8 năm 2001.

Mùa giải thứ hai của anh ở Dortmund đãng mang đến cho anh thành công ở đội tuyển quốc gia vào năm 2002, và 14 trận cùng đội tuyển Đức trong chặng đường đến với vòng chung kết World Cup 2002. Tuy nhiên, anh lỡ mùa giải 2003-04 do một chấn thương gót chân, và chỉ ra sân 16 trận ở giải vô địch quốc gia trong mùa giải sau đó.

Sau khoảng 2 năm không chơi cho đội tuyển, Metzelder được triệu tập bởi tân huấn luyện viên Jurgen Klinsmann cho trận giao hữu gặp Trung Quốc. Anh cũng có hai bàn thắng đầu tiên ở Bundesliga, trong trận hoà 1-1 trước Mainz 05 và Hamburger SV, và trở thành một trong hai trung vệ chính thức của Đức ở World Cup 2006, cùng Per Mertesacker của Werder Bremen.

Vào ngày 18 tháng 4 năm 2007, sau khi không thể gia hạn hợp đồng với Borussia, Metzelder chuyển tới Real Madrid ở cuối mùa theo dạng chuyển nhượng tự do.

Vào tháng 2 năm 2008, sau khi ngồi ngoài cả tháng đầu tiên ở Tây Ban Nha do bị chấn thương, Metzelder có một ca phẫu thuật khiến anh phải ngồi ngoài thêm 2 tháng. Vào ngày 11 tháng 5, sau khi không thể ra sân trong trận gặp Roma ở cúp C1. anh trở lại và chơi đủ 90 phút trong trận gặp Real Zaragoza.

Mặc dù hạn chế về thời gian chơi bóng, Metzelder ra sân đầy đủ trong mọi trận đấu của đội tuyển Đức ở Euro 2008 cùng với đối tác Mertesacker. Ở mùa giải La Liga 2008-09, anh đã được hưởng lợi sau án treo giò 10 trận với Pepe; sau khi có màn trình diễn tốt trong trận thắng 4-2 trước Sevilla FC, anh cũng ra sân trong trận thua 6-2 trước FC Barcelona.