На чемпионате мира 2006 Касильяс снова был основным голкипером национальной сборной, причём дважды уже в статусе её капитана. На чемпионате Европы 2008 был капитаном сборной, сыграл все матчи на турнире, кроме не решавшего ничего поединка с Грецией, и выиграл золотые медали. На ЧМ-2010 также был капитаном, сыграл все матчи и стал чемпионом мира. Был признан ФИФА лучшим вратарем турнира.