Dois anos depois, na Copa do Mundo, realizada na África do Sul, foi novamente convocado, agora sob o comando do treinador Bert van Marwijk. Van der Vaart iniciou a partida de estreia no torneio como titular, uma vitória por 2-0 sobre a Dinamarca. Em seguida, participou também das vitórias sobre o Japão e Camarões, mas acabou perdendo seu lugar no time titular para Arjen Robben, que estava sendo poupado se recuperando de uma lesão durante os primeiros jogos. Com 100% de aproveitamento, a Holanda estava classificada para a segunda fase da Copa. Passou facilmente pela Eslováquia nas oitavas e eliminou um dos grandes favoritos do torneio, o Brasil, nas quartas-de-final. Com as boas atuações de Robben, Van der Vaart foi perdendo seu espaço no time titular e só veio a atuar novamente nas semi-finais, contra o Uruguai, entrando no lugar de Demy de Zeeuw no decorrer da partida. Os holandeses venceram por 3-2 e garantiram sua vaga na final contra a Espanha. Van der Vaart novamente entrou no decorrer do jogo, e a Holanda acabou derrotada por 1 a 0, com um gol de Andrés Iniesta na prorrogação.