1516年，斐迪南病逝後，胡安娜和腓力的兒子，西班牙王子兼奧地利大公卡爾（西班牙文名：卡洛斯，"英譯查理"）以特拉斯塔馬拉家族的外孙资格繼承西班牙（卡斯蒂利亞和阿拉貢）王位，稱卡洛斯一世。上任后赞助了麦哲伦的环球旅行。1519年查理当选为神圣罗马帝国皇帝，称查理五世。查理五世在1525年俘虜法王的帕維亞之戰、1527年擒獲教宗的羅馬之劫，確立西班牙在西歐與南歐的霸權地位。1535年，查理占领突尼斯等地。西班牙的统治地区包括德意志、尼德兰、意大利南部、突尼斯和美洲殖民地。16世纪时的西班牙成为了西欧第一强国，拥有基督欧洲最强大的海军和舰队（1571年前海軍與國力不如歐洲第一強的奧斯曼帝國；1571年勒班陀戰役之後才勝過土耳其）。