ケープレル・ラヴェラン・リマ・フェレイラ
これまでの実績を評価し、クラブは契約期間の延長交渉に入るが、年俸を巡って交渉が難航。一時はマンチェスター・ユナイテッドFCやインテルが獲得に興味を持っていると報じられたほか、ガゼッタ・デロ・スポルトはレアル・マドリードがユヴェントスFCのジョルジョ・キエッリーニに関心を持っていると報じた。最終的にはセンターバックの選手として世界で6番目に高額な年俸400万ユーロで2015年まで契約を延長した。
2011年4月に行われたエル・クラシコ4連戦では守備的MFとしてプレー。16日のリーグ戦、20日のコパ・デル・レイ決勝ではリオネル・メッシを徹底マークし、効果的な働きをみせた。続くUEFAチャンピオンズリーグ準決勝1stレグでも着実に攻撃の芽を摘むが、後半にダニエウ・アウヴェスへのファールで退場処分を受け、その後の2失点によりチームは敗退。試合後、この判定は物議を醸した。
2013-14シーズンは、キャリアで初めてとなるUEFAチャンピオンズリーグ優勝を達成、センターバックでコンビを組んだラモスとともに大会優秀選手に選ばれた。同シーズンはESMから欧州年間ベストイレブンにも選出された。
2017年、2年の契約延長を望んでいたペペに対し、レアル・マドリードは1年の契約延長を提示したため契約延長交渉が難航。マンチェスター・シティFCやパリ・サンジェルマンFCなど複数のビッグクラブのほか、マヌエル・ペレグリーニが率いる中国リーグの河北華夏への移籍が噂された。2017年6月6日、自身のインスタグラムにおいて、2016-17シーズンをもって10年間在籍したレアル・マドリードを退団することを発表した。