Lo sponsor tecnico della stagione fu per la prima volta A-Line, sponsor tecnico sardo non più esistente, tra cui proprietari vi era la bandiera cagliaritana Gianluca Festa e l'ex calciatore campione del mondo, d'Europa e della Confederation Cup con la Francia Christian Karembeu; il main sponsor fu Terra Sarda. La prima divisa è una rivisitazione del classico completo rossoblù con una banda blu nella parte alta della maglia, la seconda presenta nel classico bianco con inserti rossi. Il terzo completo era invece di colore blu chiaro con inserti rossoblù.
Analizzando l'andamento della squadra (che ottenne la salvezza nella stagione scorsa solo all'ultima giornata) sotto la sua gestione, si evince che con Sonetti in panchina dall'inizio la squadra avrebbe probabilmente lottato per la promozione; di conseguenza il tecnico livornese viene confermato per la stagione 2002-2003.
Poche le novità di rilievo in sede di mercato: lasciarono Cagliari De Angelis, Sulcis, Dionisio, Esposito e Negri. Arrivarono i difensori Loria e Manighetti e l'attaccante Ranalli, ritornano i centrocampisti Carrus e Capone. Inoltre c'è il rientro di O'Neill dopo due stagioni deludenti con Juventus e Perugia; ma è un ritorno effimero, dato che l'uruguaiano andrà via dopo pochi mesi senza mai scendere in campo.
A causa di vicissitudini di carattere economico-finanziario l'inizio del Campionato di Serie B è rinviato di due settimane (si parte dalla terza giornata, con le prime due da recuperare). Una settimana prima dell'inizio del Campionato, l'8 Settembre, in Coppa Italia, il Cagliari perde 3-0 ad Empoli; Cellino decide di esonerare Sonetti e di richiamare a Cagliari Ventura, allenatore dell'ultima promozione in Serie A.
Il Campionato inizia con un sofferto pareggio al Sant'Elia contro il Napoli, seguito dalla vittoriosa trasferta di Terni. I rossoblù vincono le successive tre gare interne, (in mezzo la sconfitta di Siena) ed il 19 Ottobre raggiungono la vetta della classifica, che mantengono per tre settimane fino alla decima giornata, quando pareggiano a Cosenza e vengono sorpassati dalla Sampdoria. Il turno successivo, il Cagliari ospita il Messina e, con gli ospiti in vantaggio per 1-0, all'83' il loro portiere Manitta viene steso da un pugno rifilatogli da un ultra che riuscì a saltare le barriere ed entrare in campo. Le conseguenze furono sconfitta a tavolino e squalifica del S.Elia per due partite. Per i rossoblù inizia una crisi di risultati, dovuta soprattutto al disastroso rendimento esterno (sette trasferte consecutive senza ottenere punti); da novembre a febbraio la squadra precipita al dodicesimo posto rischiando di finire risucchiata nella lotta per non retrocedere.
Il periodo nero termina con la vittoria di Genova alla ventiquattresima giornata, che interrompe il digiuno di punti fuori casa e porta i rossoblù lontano dalle zone calde della classifica; dopo quattro pareggi consecutivi arrivano 4 vittorie in 5 partite che rilanciano la squadra, tornata ad un passo della zona promozione. Ma la sconfitta contro la capolista Sampdoria la settimana successiva spegne le rinate ambizioni del Cagliari; inutili le ultime tre gare. Alla fine è settimo posto con 54 punti[6].
^Le prime due giornate di campionato sono state giocate in novembre e a gennaio, per disaccordi tra la Lega di Serie B e le Televisioni private.
^Partita assegnata (0-2) dal Giudice Sportivo, sul campo sospesa al minuto 82 sul punteggio (0-1), per invasione campo da parte di un sostenitore sardo, che ha colpito il portiere del Messina Emanuele Manitta, sono state inflitte due giornate di squalifica al Sant'Elia.
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