Na początku 2000 roku, wystąpili w odcinkach seriali Koszmarny pokój i Różowe lata siedemdziesiąte, jak również w MADtv (odcinek #425), a także w filmach Mistrz kamuflażu i Osiem szalonych nocy. W 2001 roku Cole wystąpił w epizodach Przyjaciele, jako Ben Geller, syn Rossa. Wiele osób myślało, że była to wspólna rola, jednak ze strony internetowej braci i innych wiarygodnych źródeł, wynika że Dylan nie pojawił się w tym serialu.
W 2002 i 2003 ukazały się dwa filmy familijne – Czy Św. Mikołaj się rozwodzi? i To tylko gra wydane bezpośrednio na wideo, w których zagrał Sprouse. W 2004 roku wraz z bratem zagrał wspólną rolę Jeremiasza Leroya w dramacie The Heart Is Deceitful Above All Things, którego premiera kinowa odbyła się w marcu 2006 roku, gdzie wyświetlany był w tylko trzech kinach jedynie w Ameryce. Film zarobił jedynie 29 tys. dol. Następnie Disney Channel Original Series zaproponowało bliźniakom rolę w Nie ma to jak hotel. Serial ten zadebiutował w marcu 2005 roku i zdobył uznanie widzów, przez co bracia stali się rozpoznawalni. Dzięki ogromnej popularności jaką serial odniósł na świecie, ówczesne media określały braci Sprouse m.in. jako „powodujących szybsze bicie serca wśród nastolatek”.