في 8 أغسطس 2000 أعلن حسام وإبراهيم حسن انتقالهما إلى صفوف نادي الزمالك، فى صفقة انتقال حر، عقب حصولهما على استغناء من الأهلي عن خدمات الثنائي بقرار المايسترو صالح سليم، ليكون هذا القرار بمثابة الصدمة الكبري لجماهير القلعة الحمراء فى ظل تألق حسام وتوهجه.

 وانتقل التوأم للزمالك في الفترة من 2000 حتى 2004 ليعيدوا الهيبة للقلعة البيضاء كرويًا بتحقيق الإنجازات والبطولات في ظل مجلس إدارة الدكتور كمال درويش.

ومازل الغموض يسيطر على تفاصيل وأسباب رحيل التوأم عن النادي الأهلي في عام 2000 رغم تألقهما وكونهما أهم العناصر في الفريق.

 واستطاع التوأم قيادة الزمالك لتحقيق لقب الدوري 3 مرات في 4 مواسم، وتحقيق كأس مصر مرة وحيدة والسوبر المصري مرتين والسوبر المصري السعودي مرة وحيدة ودوري أبطال أفريقيا مرة وحيدة والبطولة العربية للأندية مرة وحيدة والسوبر الأفريقي مرة وحيدة.

وحصل حسام حسن على لقب عميد لاعبي العالم إبان فترة تواجده في نادي الزمالك، وانتقل في 2004 رفقة توأمه إبراهيم إلى المصري البورسعيدي بعد خلاف مع إدارة نادي الزمالك،  ثم الترسانة ومنه إلى الاتحاد السكندرى ثم أعلنا الاعتزال فى عام 2007 .