Cannavaro csapatkapitányként irányította a csapatot, amely bejutott a negyeddöntőbe, majd egészen a döntőig menetelt. Újra a franciákkal játszottak döntőt, de világbajnoki döntőt. Először a franciák szerezték meg a 7. percben a vezetést Zinédine Zidane tizenegyes-góljával, majd a 19. percben Marco Materazzi góljával egyenlítettek az olaszok. Egészen a tizenegyespárbajig jutottak a csapatok. A mérkőzést az olaszok nyerték, mivel mind az öt játékos betalált a kapuba, ellenben a franciákkal, akik csak három gólt tudtak a kapuba juttatni. Cannavaro életében először felemelhette a magasba a világbajnoki trófeát július 9-én. Cannavaro nem kapott egyetlen sárga vagy piros lapot sem. 690 percet játszott a tornán.