Tras acabar la participación de España en el Mundial, se confirmó que Fernando Hierro no seguiría al frente del equipo y fue nombrado nuevo seleccionador Luis Enrique Martínez. En sus tres siguientes compromisos, vencieron a Ucrania y Bielorrusia con idéntico resultado de 1-0 y a Eslovaquia por 2-0. En sus últimos tres choques que cerraban la fase clasificatoria vencieron a Macedonia (0-1) y a Luxemburgo por 4-0. Con esta victoria, España se clasificaba -como primera de grupo- por novena vez en su historia para la fase final -desde 1992 no ha faltado a ninguno de los dos grandes torneos futbolísticos por excelencia-. Tres días más tarde, derrotó a los albaneses por 0-2 y al mes siguiente, repitió triunfo ante los macedonios, esta vez por 4-0. En su primer partido en 2017, ganó 4-1 al combinado israelí. El 12 de junio, tres días antes del debut de la selección en el torneo, el Real Madrid C. F. emitió un comunicado oficial informando de que el actual seleccionador, Julen Lopetegui, sería el entrenador del club tras la celebración del Mundial. Rubiales todo ocurrió sin que se le hubiera dado información alguna a la Federación hasta apenas cinco minutos antes del comunicado. Sin embargo, el 17 de marzo de 2009, ambos clubes llegaron a un acuerdo extrajudicial para poner fin a su disputa, por el cual West Ham pagó £20 millones (£ 4 millones por año durante las próximas cinco temporadas) de libras como compensación al Sheffield United.
Sin embargo, el Niño sufrió una fractura de nariz tras recibir una patada del defensor polaco Łukasz Szukała, por lo que tuvo que usar una máscara protectora durante las siguientes semanas. Sin embargo, hacia el final del partido, Croacia montó una contra que culminó Ivan Perišić dando a los croatas el primer puesto del grupo y enviando a España a enfrentarse a los italianos tras quedar segunda. Pero fue contra Albania cuando se clasificó matemáticamente para su undécimo Mundial consecutivo, como primera de grupo, al derrotar por 3-0 mientras que los italianos se dejaban dos puntos. Tres días más tarde, venció a Luxemburgo por 0-4. En su cuarto partido, ganó a Bielorrusia por 3-0 y Casillas se convirtió en el jugador con más victorias en la competición continental, con 32 triunfos en total -contando fases de clasificación y fases finales-. En el segundo partido, disputado el 17 de junio en el Allianz Riviera de Niza, España goleó 3-0 a Turquía con «doblete» de Álvaro Morata, asegurándose su clasificación para los cruces eliminatorios. El 17 de junio de 1923, el Castellón, un rival moderno del club, jugó el primer partido contra el club que lleva el nombre de Miguel de Cervantes.
Debutó el 13 de junio ante los checos en Toulouse, con victoria por 1-0 merced a un gol de Gerard Piqué en los últimos momentos del partido -el quinto en su cuenta particular con la selección nacional- y con David de Gea en una portería que ya no abandonaría en lo que restaba de torneo -relegando a la suplencia al capitán Iker Casillas-. España inició el camino al torneo europeo venciendo por 5-1 a Macedonia, pero cayó derrotada en el siguiente encuentro, ante Eslovaquia, por 2-1. Iker Casillas falló en el primer gol eslovaco y quedó señalado por la prensa española. España estuvo en el Grupo C y tuvo como rivales a Ucrania, Eslovaquia, Bielorrusia, Macedonia y Luxemburgo para acudir a la Eurocopa de 2016 de Francia -torneo que por primera vez en su historia contaba con 24 equipos participantes- y defender su título. El año 2011 el Málaga disputaría por primera vez la Campeonato Nacional de Liga de Fútbol Indoor junto con los 20 mejores equipos según la clasificación histórica de Primera División de fútbol.