Oklahoma State Cowboys fotbollslag 2001 representerade Oklahoma State University i 2001 års NCAA Division IA fotbollssäsong . Les Miles var i sin första säsong i Oklahoma State som huvudtränare. Under de tre åren innan Miles ankomst till Stillwater slutade Cowboys med 5–6, 5–6 och 3–8. Oklahoma State postade ännu ett förlustrekord (4–7) under Miles första säsong vid rodret.
Säsongens sista match var en match att minnas för Cowboys. Cowboys, mitt i en förlustsäsong, åkte till Norman, Oklahoma för att slåss mot sina delstatsrivaler, Oklahoma Sooners . The Sooners hade ett möjligt nationellt mästerskap på spel. Cowboys vann matchen med en sen fångst av TD Bryant på tredje down och sju från Oklahoma State 45-yardlinjen. Fångsten gick på 31 yards och satte upp den matchvinnande fångsten. Rashaun Woods tog sedan en touchdown-passning från Josh Fields i det vänstra hörnet av målzonen, vilket gav Cowboys vinsten.
Linebackern Dwayne Levels valdes inte i en NFL-draft, men han spelade en säsong i ligan.
Darrent Williams, en riktig nybörjare på cornerback, skulle draftas i den andra omgången (56:e totalt) av 2005 års NFL-draft . Billy Bajema, en nybörjare, skulle draftas 2005 av Wests Tigers i National Rugby League, där han spelade i tre säsonger 2005 NFL Draft .