Em 2010, na Copa do Mundo da África do Sul, foi titular e capitão da "Laranja". Fez um belo gol de fora da área na semifinal contra o Uruguai, onde a Holanda venceu por 3 a 2. A Holanda chegou à final pela terceira vez em sua história e, como capitão da equipe, van Bronckhorst teve a grande chance de erguer o troféu mais importante do futebol, mas viu sua seleção ser derrotada por 1 a 0 pela Espanha. Este foi o último jogo de van Bronckhorst como profissional.