Уже с 2001 года упорно ходили слухи о предстоящем уходе Светланы Сургановой из «Ночных Снайперов», но на прямые вопросы журналистов обе основательницы группы отвечали отрицательно. Тем не менее, через несколько дней после релиза альбома «Цунами», 17 декабря 2002 года, Сурганова действительно уходит. Когда на концерте 20 декабря 2002 года поклонники, не увидев на сцене Светлану, начинают скандировать её имя, Диана Арбенина объявляет, что Светлана Сурганова покинула группу. Её уход надолго становится темой для обсуждения. Подробности разрыва так и остались неизвестными, комментаторы лишь констатируют давно назревшие личные и творческие разногласия; в своих интервью, данных после 17 декабря, обе основательницы группы сходятся на том, что Диана попросила Светлану покинуть группу, и та сразу же согласилась. Светлана уже в 2003 году собрала коллектив под названием «Сурганова и Оркестр», в составе которого продолжает выступать по сей день.

В 2003 году в постоянном составе группы Дианы Арбениной впервые появляется клавишник (сначала А. Самарин, затем — А. Садыков). В феврале 2003 г. происходит крупнейшее в истории группы сольное выступление — в спорткомплексе «Лужники». На акустическом концерте во МХАТе в мае 2003 г. записывается альбом «Тригонометрия». Релиз диска состоялся в октябре; к этому событию был приурочен концерт в ДК Горбунова. 10-летие группы было отмечено двойным концертом в клубе «Б2».

В 2004 году бас-гитаристом группы становится Федор Васильев. Летом группа Дианы Арбениной принимает участие в фестивале «Ночь русского рока» в Берлине. А осенью — выпускают альбом «SMS». Продолжается традиция акустических концертов во МХАТе и ДК Ленсовета, на этот раз программа называется «Суперакустика».

Главное событие в жизни группы в 2005 году — лидер группы Диана Арбенина стала лауреатом российской независимой премии «Триумф» «За достижения в области литературы и искусства». В этом же году группа приняла участие в двух совместных проектах: с японским музыкантом Кадзуфуми Миядзавой (проект «Симаута»), после чего стала первой российской группой выступившей на международном японском фестивале «Фудзи-рок»; и с российской группой «Би-2» (проект «Нечетный воин»). В 2005 году был выпущен очередной живой акустический альбом «Тригонометрия-2» — запись с майского концерта во МХАТе, а в Японии был издан альбом «Кошика». Осенью 2005 года состоялись первые гастроли в Швейцарии. Выпущен сборник антипесен и текстов Дианы Арбениной «Катастрофически».

В 2006 году альбом «Кошика» был переиздан в России. В первой половине года состоялись гастроли группы в США (Бостон) и Израиле, а Диана Арбенина принимала участие в концертах «Своя колея» (памяти В. С. Высоцкого) и «Памяти Булата Окуджавы» в Переделкино, а также провела несколько акустических выступлений. Клавишником группы вместо А. Садыкова стал А. Титков, а покинувшего группу в конце 2006 года басиста Федора Васильева сменил Дмитрий Максимов.

В январе 2007 года группа провела гастрольный тур по 5 городам США; также в этом году она выступила в Израиле, Казахстане, Беларуси, Украине; дала несколько туров по России. В общей сложности было проведено более 70 концертов. В апреле был выпущен очередной альбом — «Бонни и Клайд», релизу которого предшествовала активная пиар-кампания на телевидении и в прессе. В августе 2007 года был издан сборник стихов и прозы Дианы Арбениной под названием «Дезертир сна». Позднее, в начале 2008 года, был издан диск «Дезертир сна: я говорю», с авторским чтением отдельных поэтических произведений. В конце 2008 года выпущена очередная книга Дианы Арбениной — «Колыбельная по-снайперски». Это сборник, представляющий собой внежанровое полотно из 366 снов, яви и авторских иллюстраций.