Em 1999 Beyoncé fez o seu primeiro trabalho solo gravando um dueto com o Marc Nelson na música "After All Is Said and Done" para a trilha sonora do filme The Best Man.[63] Em 2000 fez uma parceira com a rapper Amil na música "I Got That".[64] Nesse mesmo ano ela assinou um contrato como cantora solo com a gravadora Columbia Records. O contrato relata três álbuns e um adiantamento de 1,5 milhões de dólares.[65] No início de 2001, enquanto o Destiny's Child estava completando o álbum Survivor, ela atuou em um filme feito pela MTV, Carmen: A Hip Hopera, atuando com o ator Mekhi Phifer. Situado na Filadélfia, o filme é uma interpretação moderna da ópera Carmen do século XIX pelo compositor francês Georges Bizet.[66] Em 2002, Beyoncé co-estrelou o filme, Austin Powers in Goldmember, interpretando Foxxy Cleopatra e atuando com o ator Mike Myers.[67] A música "Work It Out" foi gravada para a trilha sonora do filme e lançada como o seu primeiro single em carreira solo.[68] Ainda nesse ano ela foi apresentada a Jay-Z e gravou com ele a música "'03 Bonnie and Clyde".[69] No ano seguinte atuou com o ator Cuba Gooding, Jr. na comédia romântica, The Fighting Temptations, gravando várias músicas para a trilha sonora do filme, incluindo as músicas "Fighting Temptation" (com Missy Elliott, MC Lyte e Free) e uma versão cover de "Fever".
Ainda em 2003, ela gravou uma nova versão da música "In da Club" do rapper 50 Cent, intitulada "Sexy Lil' Thug". A música foi lançada em Março de 2003.[69] Ela regravou com Luther Vandross a música "The Closer I Get to You", que foi originalmente gravada por Roberta Flack e Donny Hathaway em 1977.[71] Essa versão foi incluída no álbum Dangerously in Love de Beyoncé e no décimo terceiro álbum de Luther Vandross, Dance with My Father. Os dois álbuns foram lançados em 2003.
Depois de Kelly Rowland e Michelle Williams, ela lançou o seu álbum de estreia, Dangerously in Love, em Junho de 2003.[73] O álbum estreou em primeiro lugar na Billboard 200, vendendo 317 mil cópias na semana de seu lançamento.[57] A RIAA certificou o álbum com quatro discos de platina.[74] Nos Estados Unidos o álbum vendeu mais de 4.7 milhões de cópias.[75] O álbum teve dois singles em primeiro lugar na Billboard Hot 100. O primeiro single do álbum, "Crazy in Love", que contou com a participação do rapper Jay-Z, ficou oito semanas consecutivas em primeiro lugar.[76] E o segundo single do álbum, "Baby Boy", teve participação do cantor Sean Paul, que permaneceu por nove semanas consecutivas em primeiro lugar.[77][78] Em 2004, Beyoncé foi premiada com cinco Grammy Awards nas categorias Melhor Performance Vocal de Cantora de R&B por "Dangerously in Love 2", Melhor Canção de R&B por "Crazy in Love", Melhor Álbum de R&B Contemporâneo por Dangerously in Love, Melhor Performance Vocal de Grupo ou Dueto por "The Closer I Get to You" e Melhor Colaboração de Canção/Rap por "Crazy in Love".[79] Além de Beyoncé as únicas cantoras que ganharam cinco Grammys em apenas uma edição da premiação foram: Lauryn Hill em 1999, Alicia Keys em 2002, Norah Jones em 2003 e Amy Winehouse em 2008.
2004–05: Destiny Fulfilled e o fim do grupo
Em 2004, Beyoncé tinha um projeto de lançar seu segundo álbum de estúdio utilizando as músicas que não foram usadas em Dangerously in Love, esse projeto foi cancelado por falta de tempo devido às gravações das músicas do grupo Destiny's Child.[82] Depois de uma pausa de três anos o grupo lançou o álbum Destiny Fulfilled em Novembro de 2004, que ficou na segunda posição na Billboard 200 e teve dois singles no Top 10 da Billboard Hot 100. Para divulgar melhor o quarto álbum o grupo iniciou em Abril de 2005 a turnê mundial Destiny Fulfilled ... And Lovin' It que durou até Setembro de 2005. Foi durante um show dessa turnê, em Barcelona, que o grupo anunciou que iria se separar.[34] Em Outubro de 2005 o grupo lançou um álbum de compilação intitulado #1's. O álbum inclui os singles que tiveram um desempenho favorável e três músicas inéditas: "Feel the Same Way I Do", "Stand Up for Love" e a trilha sonora do filme A Pantera Cor-de-Rosa a música "Check on It".