Nach seiner Rückkehr nach Madrid gewann Asensio zu Beginn der &lt;a href="Primera%20Divisi%C3%B3n%202016/17"&gt;Saison 2016/17&lt;/a&gt; nach einem 3:2-Sieg gegen den FC Sevilla den UEFA Super Cup, zu dem er das Tor zum 1:0 beisteuerte. Mitte Dezember 2016 gewann er mit Real die FIFA-Klub-Weltmeisterschaft. Am 3. Juni 2017 erzielte Asensio im Finale der Champions League das Tor zum 4:1-Endstand gegen Juventus Turin und gewann mit seinem Team den Titel. Auch in der &lt;a href="UEFA%20Champions%20League%202017/18"&gt;Spielzeit 2017/18&lt;/a&gt; wurde er mit Real Champions-League-Sieger. In der darauffolgenden Champions-League-Saison scheiterte Asensio mit seinem Team dagegen im Achtelfinale an Ajax Amsterdam. In der Vorbereitung zur &lt;a href="Primera%20Divisi%C3%B3n%202019/20"&gt;Spielzeit 2019/20&lt;/a&gt; zog sich Asensio in einem Freundschaftsspiel gegen den FC Arsenal einen Kreuzbandriss zu. Bei seinem Comeback am 18. Juni 2020 erzielte er Sekunden nach seiner Einwechslung das Tor zum 2:0 beim 3:0-Heimsieg im Ligaspiel gegen den FC Valencia.