Az 1986-os világbajnokság és az 1988-as Európa-bajnokság sikertelen selejtezői után az 1990-es világbajnokságra kijutottak. A sikeres szereplésre bizakodást adott az 1987-ben ifjúsági világbajnoki címet szerző válogatott, melynek tagjai közül többen is részt vettek az olaszországi tornán. A vb-t az NSZK elleni 4–1-es vereséggel kezdték. Kolumbiát 1–0-ra, az Egyesült Arab Emírségeket pedig 4–1-re győzték le. A nyolcaddöntőben Spanyolországot hosszabbításban 2–1-re verték. A negyeddöntőben Argentína ellen a rendes játékidőt és a hosszabbítást követően 0–0-ra végeztek, a büntetőpárbajban 3–2 arányban alulmaradtak és kiestek. Mint utólag kiderült ez volt a jugoszláv labdarúgó-válogatott utolsó mérkőzése rangos nemzetközi tornán.