一战成名
实际上，从大环境上来说，NV2的失败是必然的。因为在这一时期，图形芯片市场的风向已经发生改变。首先是技术标准的变化。自从Direct3D出现之后，形势已经非常明朗，再顽固坚持NV1和NV2的方向没有出路。第二个变化是图形芯片下游市场的变化，游戏机销量增长在稳步趋缓，而个人电脑的销量则飞速增加，整个行业都面临改变。
当NVIDIA游离于生死边缘的时候，另外一家叫做3Dfx的图形芯片公司迅速崛起，它所发布的Voodoo芯片征服了整个图形芯片业，并一度受到游戏玩家的热情追捧。从此，图片芯片市场进入3D时代。此后几年，3Dfx独领风骚。
此时怎么看，NVIDIA都像是个气息奄奄的病人，很多人甚至已经忽略了NVIDIA的存在。但是，黄仁勋没有放弃，NV2彻底失败后，他迅速出手扭转了NVIDIA的技术方向。事实已经非常清楚，除了拥护微软Direct3D标准之外，别无出路。1996年，NVIDIA正式明确宣布支持微软。
对于“投诚”的的NVIDIA，微软感到欣喜。一方面，虽然微软携Windows95风靡之势宣布了图形芯片的技术标准，但是各家图形芯片企业仍然冥顽不灵，一边观望一边坚持各自的方向。突然间有个NVIDIA站出来高声呼应，微软自然大为受用。此外，图形芯片领域一家独大的格局也不是微软所希望看到的。面对风头正盛的3Dfx，微软急需扶植另一家可以与之相抗衡的图形芯片设计企业，NVIDIA正是这位幸运儿。
携手微软之后，黄仁勋接下来又改变了NVIDIA市场销售的方向，由游戏机市场转向个人电脑市场。这些改变作出之后，最关键的还要在技术上实现突破。黄仁勋下决心要在技术上跟上并超过3Dfx，于是他集中了NVIDIA的最后一点资源，全力突破技术瓶颈。
1997年，NVIDIA正式发布了NV3，即Riva 128。性能上，它能够兼容3D和2D，不在3Dfx的Voodoo之下，而且价格也较Voodoo便宜很多。
NV3一炮走红，NVIDIA得以起死回生。难能可贵的是，之后的NVIDIA并没有裹足不前，而是抓住机会扩大战果。在很短的时间内，NVIDIA就相继推出了Riva 128ZX、 Riva TNT和Riva TNT2。尤其是后者，其引起的市场效果恰如其名，就像烈性炸药一样震动了整个图形芯片市场，业内巨头诸如微软、台积电、世嘉甚至英特尔等纷纷加入了追捧者的行列。
NVIDIA持续扩大着自己的技术领先优势。1999年，NVIDIA发布了GeForce 256，这是全球第一款图形处理器，也是一款具有革命性的产品，每秒钟可以处理1000万个多边形。GPU的推出对于图形芯片市场而言，其最大的革命意义在于，它等于在个人电脑上安装了除CPU之外的另外一个大脑。
GPU的市场反应异常热烈。到2000年底，整个NVIDIA公司的兴奋达到顶点，它终于将老对手3Dfx尽收囊中，代价是7000万美元的现金加上100万股NVIDIA公司股票。而此时，NVIDIA的年营收已经达到了4.5亿美元。在图形芯片市场里能堪称NVIDIA对手的，就只剩下了ATI和英特尔。
遭遇围剿
从顶峰到悬崖往往只有一步之遥。几乎就在最为辉煌的时候，NVIDIA又一次遭遇危机。事情仍然与微软有关。2000年，微软计划推出Xbox，进军游戏机市场。众多图形芯片厂商竞相争夺Xbox的显示芯片合同。由于有与微软结盟的良好关系，最终，总额高达5亿美元的合同落在了NVIDIA头上；而3Dfx也因这一事件而间接加速了被NVIDIA收购的命运。为Xbox供货的合同还在扩大，MCP的供货合同也落到了NVIDIA手里。
2002年1月，微软的Xbox正式上市，但是市场反应并不如预期，甚至还成为微软的亏损业务。微软开始感到NVIDIA的GPU和MCP要价过高，要求NVIDIA降价。但是NVIDIA坚决拒绝了微软的要求。
双方的关系开始交恶，甚至一度对簿公堂。这场论战让微软感到了威胁，就像当初对付3Dfx一样，微软重新拿起平衡策略，试图在图形芯片市场再扶植起一家企业，打破NVIDIA一家独大的局面。这次轮到ATI担任挑战者。微软将为第二代Xbox提供GPU和MCP的供货合同都交给了ATI。此后的数年，ATI成为NVIDIA最具威胁的对手。
就在微软和ATI结盟围剿NVIDIA的时候，英特尔也加了战局。英特尔始终对NVIDIA保持警觉。早在NVIDIA刚刚推出第一款GPU GeForce256的时候，有人曾将其与奔腾3做了一番比较：这款GPU集成了2300万个晶体管，比英特尔奔3处理器多了1倍。而且GPU的“进化”速度比CPU的更快。英特尔始终信奉著名的摩尔定律，即每18个月，CPU内核里的晶体管数量就会增加一倍；但是黄仁勋提出了“黄氏定律”，即每6个月，GPU内核里的晶体管数量就会增加一倍。
在接受《互联网周刊》采访时，黄仁勋反复强调“NVIDIA绝对不做CPU”。不过，GPU的横空出世本身就有点虎口夺食的味道。按照英特尔的规划，它希望由自己来提供计算机各功能的整体解决方案。但是，GPU打碎了英特尔“一统天下”的梦想，它使得计算机里除了CPU之外，还存在另外一个“大脑”。英特尔加入之后，与微软和ATI组成了一个针对NVIDIA的联盟。
虽然拥有足以笑傲图形芯片江湖的实力，但是NVIDIA本身并不具备与“Wintel”较劲的实力，无论怎么看，这种较真对于NVIDIA而言都是一种失策。失去微软的订单让它损失惨重。2002年，NVIDIA的股价由最高的70美元一路狂泻到7美元，总市值由110亿美元缩水至10亿美元。风光过后的NVIDIA，再一次将一只脚踩到了悬崖边上。