刚刚成为了意大利第四位世界杯冠军队长的卡纳瓦罗以700万欧元的身价加盟了皇家马德里，他穿上了齐达内留下的皇马5号球衣。 卡纳瓦罗在皇家马德里效力了三个赛季，其中在2006/07赛季和2007/08赛季以主力中卫帮助球队连续夺得了西甲联赛冠军。在2008/09赛季，卡纳瓦罗已经疲态尽显，他在面对梅西和托雷斯等速度型球员时明显力不从心。而皇马在主场对阵巴塞罗那和客场对阵利物浦的重要比赛中均以惨败收场，卡纳瓦罗领衔的后防线成为了众矢之的。2009年5月10日，卡纳瓦罗宣布将在2009年6月合同结束后重返尤文图斯