Under EM i fotball 2008 var Torres fast i startoppstillingen i hver kamp for Spania. Hans første mål i turneringen kom i 2–1 seieren over Sverige. Torres passerte også 50 landskamper under EM. Spania, spilte seg etterhvert frem til EM-finale mot Tyskland Der scoret han Spanias ledermål etter 33 minutter i finalen, da han vippet ballen over Tysklands keeper Jens Lehmann. Han ble allikevel byttet ut etter 78 minutter, og måtte se lagkameratene kjempe de siste 12 minuttene frem til det første EM-gullet på 44 år. UEFA kåret han etter finalen til banens beste. I 2010-sesongen var Torres mye skadet og slet under VM i Sør-Afrika. Selv om han ikke innfridde forventningene og endte turneringen målløs, vant Spania til slutt verdensmesterskapet. Torres startet alle kampene fram til semifinalen. Der startet han på benken og kom innpå i slutten når Spania ledet 1-0 mot Tyskland. Også i finalen startet Torres på benken og erstattet David Villa i det 106. minutt. Andres Iniesta ble matchvinner med målet hans i det 116. minutt og Casillas kunne løfte troféet etterpå.