Aux mains de Sébastien Loeb et ses coéquipiers, une version WRC a été alignée dans le championnat du monde des rallyes, sous la responsabilité de Guy Fréquelin. Cette version, comme toutes les WRC, est dotée d'un moteur de 2 L turbo de 335 ch, son partenaire pneumatique est Michelin, elle pèse 1 230 kg et a un empattement de 2 555 mm.

L'auto débute en fait en championnat de France des rallyes en 2000 sous le nom de Xsara T4 avant de découvrir le mondial l'année suivante, pointant notamment en tête de la première manche mondiale avant de connaître un problème mécanique. Elle remportera sa première victoire en championnat du monde au Tour de Corse 2001. La Xsara sera alignée en saison complète à partir de 2003, permettant à Citroën de remporter cette année-là son premier titre constructeur. Sébastien Loeb réalisera le doublé aux deux championnats pour Citroën dès 2004.

Avec le retrait provisoire annoncé de Citroën du championnat du monde des rallyes pour la saison 2006, les Xsara sont alors alignées par l'équipe Kronos Racing, avec le soutien de Citroën Sport, ayant pour pilotes Sébastien Loeb, Xevi Pons et Daniel Sordo, ainsi que Colin McRae sur une manche. Loeb remporte cette année-là huit nouvelles victoires et son troisième titre de champion du monde pilote au volant de la Xsara WRC, le dernier titre acquis par une Xsara. Le constructeur au chevron reviendra officiellement en WRC pour la saison 2007 avec la Citroën C4 WRC. Les Xsara WRC continueront à être alignées à plein temps en 2007 par l'équipe Kronos Racing pour divers pilotes privés, terminant notamment 2^e du rallye d'Allemagne avec François Duval. En 2009, le champion du monde des rallyes 2003 Petter Solberg, sans volant depuis le retrait de Subaru, décide de monter sa propre équipe et d'utiliser une Citroën Xsara WRC3. Il termine notamment 3^e du rallye de Chypre, au volant de cette voiture âgée de trois ans.

En championnat du monde, la Xsara WRC a remporté au total 32 victoires4. Ses performances alliés à une grande fiabilité (107 rallyes terminés sur 138 départs pour l'équipe Citroën Sport, et seulement treize abandons sur problèmes mécaniques) ont permis à Citroën de remporter :

• en 2003 : le championnat du monde des constructeurs;
• en 2004 : les championnats du monde des constructeurs, des pilotes (Sébastien Loeb), et des copilotes (Daniel Elena);
• en 2005 : les championnats du monde des constructeurs, des pilotes (Sébastien Loeb), et des copilotes (Daniel Elena);
• en 2006 : les championnats du monde des pilotes (Sébastien Loeb) et des copilotes (Daniel Elena);