W eliminacjach do Mistrzostw Świata 2006 strzelił 7 goli w 11 spotkaniach, dzięki czemu został najlepszym strzelcem Hiszpanii w kwalifikacjach. W swoim pierwszym występie na mistrzostwach świata, zdobył gola wolejem, którym przypieczętował zwycięstwo 4:0 z Ukrainą. W drugim grupowym meczu przeciwko Tunezji, wygranym 3:1, Torres dwukrotnie wpisał się na listę strzelców. Turniej zakończył z trzema bramkami na koncie, będąc ex aequo z Davidem Villą najlepszym strzelcem drużyny. Hiszpan pojechał z reprezentacją na Mistrzostwa Europy 2008, zaliczając w pierwszym meczu z Rosją asystę przy golu Villi. Torres został skrytykowany po tym, jak schodząc z boiska w 55. minucie meczu nie podał ręki selekcjonerowi kadry Luisowi Aragonésowi. Zawodnik zaprzeczał potem jakoby miał być w konflikcie z selekcjonerem, twierdząc, że był "zły na samego siebie". Swojego pierwszego gola w turnieju strzelił w następnej potyczce Hiszpanów, zwyciężonej 2:1 ze Szwecją. W wygranym 1:0 finale Torres zdobył zwycięską bramkę i został uznany piłkarzem meczu. Razem z drugim napastnikiem w drużynie, Davidem Villą, znalazł się w jedenastce turnieju.