Tra la fine del 2002 e l'inizio del 2003 il mondo del gaming diede il benvenuto alle librerie DirectX 9, usate per moltissimi anni. ATI e Nvidia si concentrarono sullo sviluppo di hardware ad hoc, il che significava implementare i Pixel Shader 2.0. ATI riuscì a battere Nvidia sul tempo, presentando le prime schede DX9 nell'agosto 2002.
Nel gennaio 2003, Nvidia svelò la GeForce FX 5800 (NV30, 130 nm). Il chip aveva un design a quattro pipeline con due vertex shader, otto TMU e quattro ROPs. Vi furono anche varianti con quattro pixel pipeline e solo un vertex shader, quattro TMU e quattro ROPs.
L'NV30 fu un fallimento ed è la prova che non bisogna mai sedersi sugli allori. La versione Ultra della scheda era la più veloce (o meno lenta), con una frequenza di 500 MHz per GPU e memoria (DDR2).
Parte di quel fallimento fu anche dettato dalla voglia di recuperare i mesi persi su ATI. Nvidia adottò infatti i Pixel Shader 2.0A, una revisione interna. I Pixel Shader 2.0A offrivano diversi miglioramenti rispetto ai Pixel Shader 2.0 di Microsoft che poi divennero parte dei Pixel Shader 3.0. Il problema è che l'estensione proprietaria di Nvidia non venne adottata o implementata al meglio dagli sviluppatori.
Persino dopo il fallimento chiamato NV30, Nvidia mantenne l'architettura (NV35 con un vertex shader in più), rimpiazzando la GeForce FX 5800 con la GeForce FX 5900. Con il suo bus a 256 bit e una potenza di calcolo vertex migliorata, la FX 5900 cercò di tener testa alla rivale Radeon 9800 Pro. Nvidia presentò inoltre anche le versioni di fascia bassa e media della gamma GeForce FX: la FX 5600 (NV31) e la FX 5700 (NV36) nella fascia media e la FX 5200 (NV34) nella fascia bassa.
Nvidia svelò diverse soluzioni PCI Express, la serie GeForce PCX, che era essenzialmente formata da schede AGP con un bridge AGP-to-PCI Express. Alcune FX 5200 avevano il bus a 64 bit (anziché a 128 bit) e frequenza della memoria inferiore (166 MHz al posto di 200 MHz).