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从2004年开始，华为进入发展的第三个阶段：真正实现全球化，成为一家世界级企业。在这一时期，任正非多次表示：“华为总有一天会死去……我们现在所做的一切努力就是为了延长华为的寿命，让华为不要死得那么快，更不要死得那么惨！”为此，华为提出要成为ICT解决方案供应商，不再是简单地卖通信设备，而是要进一步做大做强，向着世界级企业迈进。
随着增长速度每年超过40%，2005年华为首次实现海外销售收入超过国内收入。在迎来海外市场的快速增长的同时，华为大量地招募新生力量投入到浩浩荡荡的海外大军中，同时不断地加强管理体系和IT系统的复制推行。
从2005年到2007年，随着国际化进程的不断深入，语言问题和管理体系的全球推行落地成了华为国际化过程中遇到的两个主要问题。
对于语言问题，为了确保中国籍员工能和外籍员工顺畅沟通，提升工作效率，华为从两个方面做了改变：一方面，成立旨在帮助员工提升语言能力的语言改革小组，并将语言标准纳入任职资格之中，还设定了工作规则去推动变革；另一方面，让国外员工到中国总部参加文化、实践及技能的培训，尝试接受华为特有的文化。
对于管理体系全球推行落地，华为的领导层明白业务的背后需要先进的管理体系支撑，而管理的背后要靠IT系统落地。在业务所触达的各海外分支机构，华为都会进行IT系统的部署与管理体系的推行，从而实现全球一体化的管理，提升企业的管理效率。
在这一时期，华为各职能管理部门的墙上都有一张全球落地作战图，上面根据推行落地的进展不断插上红色的旗帜，实时显示着各管理体系及系统的落地情况。通过业务先行，管理与IT逐步复制推行，华为管理体系实现了在不同国家的二次实践，为公司拓展海外业务提供了极大的助力。
全球化发展也带来了对人才管理体系的挑战。为保障走向全球化的人才供给，华为在人才培养体系方面也做了各方面的努力，如成立华为大学、和Hay Group开启第二次合作研发领导力模型、建立管理干部的标准等。截至2006年年底，华为共在海外设立了8个地区部、28个区域培训中心、100多个分支机构。
华为大学于2005年正式注册成立。华为大学的使命是“融汇东西方智慧与华为实践，助推企业全球化发展”。它不仅为华为员工及客户提供众多技术解决方案和管理及通用技能培训，同时也是东西方文化的“搅拌机”。在华为大学，10多万名华为人不但接受华为管理哲学、制度、价值观、行为准则等的培训，还经常受到各种不同的文化与思想的激荡。
2007年，华为实现销售收入169亿美元，其中72%来自海外市场，不仅远高于国内的其他通信企业，还领先于联想（50%）、TCL（53%）等大型IT龙头企业，而且本土化员工的比例达到了57%。自此，华为真正成长为一家世界级企业。
2008年，华为以183亿美元的销售收入，在全球通信设备市场上超越了阿朗（阿尔卡特与朗讯合并）、北电、摩托罗拉，与爱立信、诺西（诺基亚与西门子合并）三分天下，用了14年时间实现了任正非在1994年提出的三分天下的梦想。
1994年，华为推出的C＆C08机在市场取得空前成功，这是华为在通信设备核心技术方面的第一次突破，当时的华为刚刚在通信行业立稳脚跟。任正非一次在厨房和厨师一起给员工做饭时，中间突然冲出厨房，大声宣布：“10年后，世界通信市场三分天下，华为占其一！”要知道，当时深圳做交换机的企业就有200多家，在全国有将近500家，而且华为的员工人数才200人。当时很多人都觉得他是痴人说梦。
然而不久后，在公司内部讲话中，任正非却再次重申了“10年后，全球通信行业三分天下，华为占其一”的观点。公司不少员工认为这是老板在吹牛忽悠他们。不曾想在14年后，任正非于1994年提出的三分天下的梦想在2008年真的实现了，华为在全球电信设备市场、消费电子及企业级信息服务等领域都获得了领先地位。
2010年，华为销售收入达到了280亿美元，超越诺西成为仅次于爱立信的全球第二大通信设备制造商；到了2013年，其销售额已经超过2000亿元，达到了2400亿元人民币，员工人数也从2004年的3万人增长到了2013年的15万人。至此，华为已经超越所有竞争对手，包括其最大的竞争对手爱立信，正式成为该行业的老大，公司也完全成了一家跨国化的大企业，其海外销售占比已经超过70%。同时，华为也于2010年首次进入全球500强企业，排名第397名，其后其世界排名稳步前进。到了2020年，华为的排名已经到了全球50强以内。
随着国际化进程的不断深入，华为遇到了诸多的管理问题，其中一个主要的问题就是如何使不同的文化恰当地融合。比如说，沙特阿拉伯办事处在2005年时员工人数就已经超过了300人。我们知道，沙特是伊斯兰国家，他们的工作人员每天都会在固定的时间放下手上的工作去参加礼拜，如果华为的员工也这样做，那就会给华为沙特办事处的日常运营带来比较大的挑战。类似的困扰同样发生在其他国家办事处。这就要求华为在国际化过程中，既要尊重不同国家和地区的文化，又要向外籍员工灌输企业的价值观，通过文化融合找到两者的平衡点。
然而，之前华为文化的表现形式主要是《华为基本法》，带有浓重的中国特色。为了与国际接轨，真正走向全球化，成长为一家世界级企业，华为先是于2005年更换了企业标识，把原来的红太阳标识改为菊花标识，之后又对公司的愿景、使命和核心价值观进行了重新界定。
2005年5月8日，华为更换了企业标识。更换之前，华为的标识是红太阳，11根线，一轮红日喷薄而起；更换后标识变成了红菊花，八条线，色彩更丰富。有人调侃这个变化说：“华为从2005年换标之后，华为人的工作时间由11小时变成了八小时。”
伴随着华为标识的更换，华为也重新界定了愿景、使命和核心价值观。
华为新界定的愿景是“丰富人们的沟通和生活”。现在有的企业把使命放在前边，这是错的，应该把愿景放在前边。这点在企业文化中应该规范一下，国外的企业也都是愿景在前。华为同样选择了将新愿景放在使命之前，实现与国际接轨。
华为的新使命有两点：①华为的追求是实现客户的梦想。②聚焦客户关注的挑战和压力，提供有竞争力的通信解决方案和服务，持续为客户创造最大价值。
2008年，华为成立了“核心价值观整理工作小组”，经小组提议EMT审议，形成了六条核心价值观：成就客户、艰苦奋斗、自我批判、开放进取、至诚守信、团队合作。
经过一系列整理，华为的愿景、使命、战略和核心价值观等形成了一个完整的体系，更符合国际表达规范，也便于海外员工和客户理解、接受。
除此之外，另一个主要问题是大企业病的问题。随着华为业务在海外的不断扩张，组织机构也越来越膨胀，大企业病开始显露。
2010年，华为员工张运辉以“五斗米”为笔名在心声社区发表了题为《华为，你将被谁抛弃》的文章，文中所罗列了公司的“十大内耗”：①无比厚重的部门墙；②肛泰式（膏药式）管控体系；③不尊重员工的以自我为中心；④“视上为爹”的官僚主义；⑤令人作呕的马屁文化；⑥权利和责任割裂的业务设计；⑦集权而低效的组织设计；⑧挂在墙上的核心价值观；⑨言必称马列的教条主义；⑩夜郎自大的阿Q精神。
尽管这是从华为底层发出的呼声，不见得一定正确，但是确实表明当时的华为或多或少地患上了大企业病。在2009年1月的华为销服体系奋斗颁奖大会上，华为提出要从中央集权管理过渡到分权制衡管理，让一线拥有更多的决策权，以适应千变万化的情况并能够及时决策。与此同时，任正非更是提出华为要从“功能型组织”向“项目型组织”变革，形成面向客户的“铁三角”作战单元，打破功能壁垒。
尽管消除大企业病不是一蹴而就的事情，但是华为在发展过程中始终在与大企业病抗争，正如任正非所说的：“解决大企业病也不是一朝一夕的事，要先炮轰，然后再一点点改革。我们只要看到方向，就能慢慢改革，提高效率。”
在这一阶段，为维持良好的企业表现和为长期持续增长奠定基础，华为几乎每年都会结合公司战略的调整来优化公司的组织结构，但是整体架构还是矩阵式的。
2004年后，华为在产品开发战略上采取了纵向一体化、多元化和国际化并举的战略，在市场竞争战略上采取了与合作伙伴共赢的战略。于是，华为也开始对组织结构进行调整，在2003年的基础上进行优化，将组织结构转变成以产品线为主导的组织结构。虽然引进多家咨询机构进行流程再造，但华为的主体结构依然是以市场和客户需求为导向的以产品线为主导的组织结构，以化小利润中心的模式，加快决策速度，适应快速变化的市场。
2011年，华为对组织结构又做了一个比较大的调整：重新梳理业务部门。原来按照业务类型将业务部门划分为设备、终端、软件服务等，现在则按照客户类型划分为面向运营商、企业、消费者及其他业务（主要包括能源业务、芯片业务以及互联网业务等）。这样一来，华为在业务方面就分出了四个核，分别是运营商业务、企业业务、终端业务和其他业务。划分后的业务组织称为BG（Business Group，业务集团）。各BG是面向客户的端到端的运营责任中心，对公司的有效成长和效益提升承担责任，对经营目标的达成和本BG的客户满意度负责。
在2011年的组织结构变革中，华为将研究与开发在组织上进行了划分。开发归在各BG下面，仍然采用产品线的组织方式。比如说，运营商有无线产品线、固网产品线、数据通信产品线、业务软件产品线等。研究从研发中划分出来以后，专门成立了“2012实验室”，主要是负责前沿技术和面对未来不确定性的探索性研究。
该组织结构是在BCG（波士顿咨询公司）指导下，由华为自己的高层团队设计的。在这一结构的支撑下，华为成长为一家多元化的全球企业。在2012年，面临全球金融危机和欧债危机的双重危机，华为依然实现了销售额同比增长24.5%的成绩。
然而，该组织结构仅仅在运行一年后，就出现了以下几个主要问题。第一是核心业务的边界越来越模糊，因为各BG和SBG外部都有足够的市场空间，所以各BG和SBG都有比较强的业务扩张欲望，因此在新的组织结构运行一年后，各BG、SBG就向公司打申请报告、要投资、要资源，从而使得公司的资源被分散了。第二是华为原来认为做企业业务，只要整个复制运营商的模式就可以做上去，结果因为能力还没建立起来，导致企业业务严重亏损。第三是市场的主维度在组织和管理上被削弱了。于是，华为高层开始思索如何进行组织结构调整，以解决当前组织结构面临的问题，支撑企业实现可持续发展。