La nazionale si qualificò facilmente per la fase finale del Campionato mondiale del 1962 in Cile, dove vinse il proprio girone ma nei quarti fu battuta per 2-1 dai padroni di casa. Alla fine del torneo il tecnico Kačalin, artefice dei trionfi del 1956 e del 1960, lasciò la panchina. Al Campionato europeo del 1964 l'Unione Sovietica campione uscente ebbe come commissario tecnico Konstantin Beskov e debuttò negli ottavi eliminando l'Italia, vincendo 2-0 a Mosca e pareggiando 1-1 a Roma al ritorno. Nei quarti pareggiò 1-1 fuori casa con la Svezia, eliminandola al ritorno con il 3-1 nell'incontro di Mosca. La fase finale si disputò in Spagna a partire dalle semifinali, dove i sovietici sconfissero la Danimarca per 3-0. La finale di Madrid li vide di fronte ai padroni di casa della Spagna di Luis Suarez. Passati in svantaggio al 6º minuto, reagirono e dopo due minuti pareggiarono per poi perdere 2-1 con la rete decisiva segnata negli ultimi minuti del confronto.