Repsol YPF maintient également ses activités en Europe. En 2002 est ouvert à Móstoles, près de Madrid, le Centre technologique ("Centro de Tecnología") de Repsol YPF, plus grand centre de recherche et développement dans le domaine pétrolier d'Espagne. En 2004, Repsol YPF reçoit un prix Platts pour son investissement dans le pompage du pétrole qui menaçait les côtes espagnoles à la suite du naufrage du "Prestige". Parallèlement, le groupe recherche des alliances avec des sociétés énergétiques russes : en 2006, Repsol YPF achète 10 % de la West Siberian Ressources et signe plusieurs accords avec Gazprom afin de développer des synergies en Europe, en Russie, en Amérique latine et en Afrique. En , le groupe pétrolier russe Lukoil se montre intéressé dans l'acquisition de 30 % des actions de Repsol YPF, en rachetant 20 % appartenant à Sacyr et 10 % à Caja Madrid, sans que le projet aboutisse.