הגרלת משחקי המוקדמות של מונדיאל 2010 נערכה ב-25 בנובמבר 2007 בעיר דרבן שבדרום אפריקה, מארחת המונדיאל. ימים אחדים לפני ההגרלה גברה ישראל כאמור על ועל , ובזכות כך דורגה בקבוצת האיכות השנייה. בהגרלה שובצה ישראל לבית מספר 2 ביחד עם (אלופת אירופה בשנת 2004), , , ו. גם הפעם היו מחלוקות בקרב התאחדויות הכדורגל על לוח המשחקים, ובסופו של דבר התערבה פיפ"א וב-30 בינואר 2008 ערכה הגרלה לקביעת סדר המשחקים. ישראל פתחה את הטורניר בתיקו 2–2 ביתי מול שווייץ, ולאחר מכן יצאה לסדרה של שלושה משחקי חוץ, בהם זכתה לניצחונות על מולדובה באצטדיון זימברו ועל לוקסמבורג באצטדיון העירוני של לוקסמבורג סיטי וסיימה בתיקו 1–1 מול לטביה. סיבוב המשחקים השני התנהל במתכונת הפוכה לסדר המשחקים של הסיבוב הראשון. ארבעה ימים לאחר המשחק מול יוון ברמת גן, שהסתיים בתוצאה 1–1, ספגה הנבחרת הפסד 1–2 בהרקליון, וכתוצאה מכך הייתה זקוקה לניצחון במשחק הביתי מול לטביה ברמת גן ב-5 בספטמבר. עם זאת, ישראל הפסידה 0–1, וספגה הפסד ביתי ראשון במוקדמות המונדיאל מזה 15 שנים. ארבעה ימים לאחר ההפסד הביסה ישראל 7–0 את לוקסמבורג, וב-10 באוקטובר גברה 3–1 על מולדובה ברמת גן. ניצחון זה הותיר לישראל סיכוי להעפיל לפלייאוף היבשתי מהמקום השני, אך ב-14 באוקטובר שיחקה ישראל מול שווייץ בזנקט יאקוב פארק, וסיימה בתיקו ללא שערים, בעקבותיו דורגה במקום הרביעי כיוון שלטביה גברה על מולדובה.