В марте 2001 года на концерте в Торонто к «Машине времени» присоединился её бывший барабанщик Сергей Кавагоэ. Совместно с ним была исполнена песня «Марионетки». Это стало первым и единственным случаем воссоединения.

1 августа 2001 года выходит кассетный сингл «Звезды не ездят в метро» с четырьмя песнями из будущего альбома «Место, где свет». 31 октября 2001 года группой «Машина времени» выпущен альбом «Место, где свет», одноимённая песня попадает в «Чартову дюжину», клип на неё транслируется по телевидению. В тот же день в ГЦКЗ «Россия» проходит презентация пластинки.

Осенью 2001 года регистрируется акционерное общество «„Машина времени“ — 21 век», под председательством Кутикова. Название «Машина времени» регистрируется в качестве торговой марки. Полный состав членов акционерного общества и совладельцев торговой марки не называется, известно лишь, что в их число вошли все музыканты группы, игравшие в ней на момент создания общества, то есть Макаревич, Кутиков, Ефремов, Маргулис и Державин.

Весь 2002 год группа активно выступает с концертами в московских клубах, в Большом концертном зале «Олимпийской деревни», не забывая и о выездных гастролях.

30 мая 2004 года концертом на Красной площади группа отмечает свой 35-й день рождения.

24 ноября 2004 года выходит альбом «Машинально», две песни с него вошли в саундтрек к телесериалу «Танцор».

В марте 2007 года выходит альбом «Time Machine», записанный на студии Эбби-роуд. Песня «Улетай» попадает в «Чартову дюжину». При финансовой и информационной поддержке «Авторадио» группа играет два бесплатных концерта: 22 сентября 2007 года на Тушинском аэродроме в Москве, где собирает около 50 000 зрителей, а 23 сентября — на Дворцовой площади в Санкт-Петербурге, где количество зрителей переваливает за 60000. 8 июня 2008 года, при поддержке компании «ТНК-BP», «Машина времени» играет бесплатный концерт в городе Рязани на площади Ленина, который собирает около 20 000 зрителей.

По опросам «Ромира» и газеты «Комсомольская правда», «Машина» входит в десятку самых популярных рок-групп России, причём среди респондентов средних лет она лидирует.

В октябре 2009 года в рамках выставки InterCHARM 2009, группа «Машина времени» анонсирует одноимённую туалетную воду для мужчин.

В 2009 году группа отметила своё 40-летие (тур из 40 концертов в 40 городах). Заключительный концерт тура состоялся в СК «Олимпийский» (Москва) 11 декабря 2009 года, в день рождения лидера группы. Запись концерта вышла 1 августа 2010 года на двух CD под названием «День 14810-й» по количеству дней, прошедших с юбилейного концерта группы в Олимпийском. К юбилею же был приурочен выпуск альбома «Машины не парковать», в который, помимо пяти новых песен собственно «Машины времени» вошли спетые участниками группы десять песен других авторов и исполнителей — Б.Гребенщикова, С.Чигракова, И.Сукачева, М.Леонидова, П.Мамонова и др.

2010-е: современный период

В 2010 году Макаревич выпускает три книги: «Вначале был звук», «Сам овца» (переиздание книги, вышедшей впервые в 2001 году) и «То, что люди поют по дороге домой», а группа посещает два крупнейших рок-фестиваля России: «Рок над Волгой» и «Нашествие».

В 2012 году Максим Капитановский выпустил снятый им фильм «Таймашин» — именно в таком написании фигурировали в 1983 году его герои согласно одному из тогдашних «чёрных списков».

25 июня 2012 года группу покинул Е. Маргулис. Комментируя своё решение, Маргулис сказал, что оно вызвано желанием уделять больше внимания собственному сольному проекту. По заверениям как Маргулиса, так и Макаревича, уход не повлиял на дружеские отношения музыкантов. 17 августа было объявлено имя музыканта, занявшего вакантное место гитариста в группе. Им стал Игорь Хомич, сессионный гитарист и аранжировщик, ранее игравший со многими эстрадными исполнителями, а также работавший в группе «Калинов Мост» в период записи альбома «SWA». Первые выступления с его участием состоялись 1 сентября 2012 г. в Зелёном театре на фестивале «Легенды рока» и 7 сентября в клубе «Б2».