W 2001 roku ateński zespół znów był drugi w lidze, a rok później trzeci, ale w sezonie 2001/2002 Limberopulos nie zdobył żadnego gola i był dopiero czwartym napastnikiem w hierarchii po Chorwacie Goranie Vlaoviciu, Cypryjczyku Michalisie Konstandinu oraz Polaku Emmanuelu Olisadebe. Jednak w sezonie 2002/2003 powrócił do dawnej formy i strzelając 16 bramek sięgnął po tytuł króla strzelców ligi, a Panata po kolejne wicemistrzostwo. Sezon ten był ostatnim dla Nikolaosa w barwach "Koniczynek". Łącznie dla tego klubu wystąpił 186 razy i strzelił 72 gole.
Latem 2003 Grek otrzymał oferty transferowe z Olympiakosu Pireus oraz Olympique Marsylia, jednak ostatecznie przeszedł za darmo do AEK-u Ateny. W koszulce nowego zespołu zadebiutował 24 sierpnia w wygranym 1:0 wyjazdowym spotkaniu z AO Egaleo. W AEK stworzył atak z reprezentantem Cypru Janisem Okasem. W 2005 roku był z AEK-iem trzeci w lidze, a w 2006 i 2007 roku - drugi. W sezonie 2006/2007 z 18 golami został drugi raz w karierze najlepszym strzelcem ligi greckiej.
Latem 2008 roku Limberopoulos odszedł z AEK i na zasadzie wolnego transferu trafił do niemieckiego Eintrachtu Frankfurt.
Od sezonu 2010/2011 ponownie występował w AEK-u.