Le , il est titulaire lors de la Supercoupe de l'UEFA opposant le Real Madrid vainqueur de la Ligue des Champions, au FC Séville, vainqueur de la Ligue Europa. Asensio se fait remarquer en ouvrant le score d'une frappe du pied gauche depuis l'extérieur de la surface qui vient se loger en pleine lucarne. Le Real Madrid s'impose à 2 avec un but de Dani Carvajal dans les dernières minutes de la prolongation. Cette coupe représente le premier trophée de sa carrière en club. Le , il inscrit le quatrième but en finale de la Ligue des champions remportée par le Real Madrid à 1, devenant le plus jeune buteur de l'histoire du Real Madrid en finale de C1 à et . Il commence la saison 2017-2018 en inscrivant deux buts lors des deux matchs de la Supercoupe d'Espagne face au FC Barcelone, remportée par son équipe sur le score cumulé de 5-1 (3-1, 2-0).