En parallèle de cette victoire en championnat, le Zénith prend une nouvelle fois part à la phase de groupes de la Coupe UEFA, où il termine troisième et se qualifie à nouveau pour la phase finale. L'hiver 2008 voit notamment le club acquérir Roman Chirokov du FK Khimki et Viktor Faïzouline du Spartak Naltchik. Les deux prennent ainsi part à la campagne de l'équipe, qui élimine dans un premier temps Villarreal puis l'Olympique de Marseille, à chaque fois aux buts à l'extérieur, avant de battre le Bayer Leverkusen en quarts de finale puis le Bayern Munich lors des demi-finales, avec notamment une victoire 4-0 au match retour à Saint-Pétersbourg, pour se qualifier pour sa première finale de compétition européenne. Opposé aux Écossais des Glasgow Rangers, des buts d'Igor Denissov et Konstantine Zyrianov permettent au club de l'emporter 2-0 et de décrocher son premier titre européen, qui constitue la deuxième victoire russe en Coupe UEFA après le CSKA Moscou en 2005, tandis que Pogrebniak termine meilleur buteur de la compétition avec dix buts inscrits. Qualifiés ensuite pour la Supercoupe de l'UEFA au mois d'août, les Pétersbourgeois l'emportent contre Manchester United grâce à des buts de Pogrebniak et Danny, recruté durant l'été 2008. Qualifié ensuite en Ligue des champions grâce à sa victoire de 2007, le Zénith se voit placé dans un groupe H très relevé comprenant notamment la Juventus et le Real Madrid, et ne parvient à remporter qu'un seul match contre le BATE Borisov et à obtenir deux matchs nuls. Cela suffit tout de même à lui assurer une troisième place synonyme de repêchage en Coupe UEFA, où il est cependant éliminé en huitièmes de finale par l'Udinese Calcio.