На Евро-2012 также сыграл все матчи своей сборной в качестве капитана и вновь стал чемпионом Европы. На кубке конфедераций 2013 в финальном матче с хозяевами турнира бразильцами пропустил 3 безответных гола. На ЧМ-2014 Касильяс в первом групповом матче с Голландией (1:5) пропустил 5 мячей, четвёртый из них был пропущен после грубой ошибки. Следующий матч против сборной Чили действующие чемпионы мира проиграли со счётом 0:2 и потеряли шансы на выход в плей-офф. В ничего уже не решавшем матче против сборной Австралии Икер просидел на скамейке запасных, а его команда победила 3:0. Касильяс попал в заявку на Евро-2016 во Франции, однако ни одного там не сыграл, уступив место в воротах Давиду Де Хеа. Действующие чемпионы Европы выступили неудачно, вылетев на стадии 1/8 финала от Италии 0:2. После этого Касильяс завершил карьеру в сборной.