Skriv en fortsættelse til dette afsnit - Real Madrid begyndte deres 2016-17 kampagne, som skulle være Zidane første fulde sæson i spidsen for klubben, med sejr i UEFA Super Cup 2016
over Sevilla. Den 10. december 2016 vandt Madrid deres 35. kamp i træk uden et nederlag, hvilket satte en ny klubrekord. Den 18. december 2016 besejrede klubben det japanske outfit Kashima Antlers 4 <unk> 2 i finalen i 2016 FIFA Club World Cup. Med en 3-3-trækning mod Sevilla i andenleg af Copa del Rey runde af 16 den 12. januar 2017 gik Madrid videre til kvartfinalen med en 6-3 samlet sejr og udvidede sin ubesejrede løb til 40 kampe, hvilket brød Barcelonas spanske rekord på 39 kampe ubesejret i alle konkurrencer fra den foregående sæson. Deres ubesejrede streak sluttede efter et 1 <unk> 2 tab mod samme modstand i La Liga tre dage senere. Holdet blev derefter slået ud af Copa del Rey af Celta Vigo 3 <unk> 4 på aggregat. I maj samme år vandt Madrid ligaen for en rekord 33. gang, deres første titel i fem år, hvor de samlede 93 point. Den 3. juni 2017 førte klubbens sejr i Champions League-finalen mod Juventus til, at Real Madrid blev det første hold, der med succes forsvarede sin titel i UEFA Champions League-æraen, og det første hold, der vandt titler i træk i konkurrencen siden Milano i 1989 og 1990, da turneringen var kendt som Europacuppen. Real Madrids titel var deres 12. og deres tredje i fire år. Prestationen er også kendt som "La Duodécima". Sæsonen 2016/17 var den største kampagne med hensyn til trofæer vundet (fire ud af fem mulige) i Real Madrids historie, en præstation, der senere ville blive udlignet i sæsonen 2017/18.