El Real Madrid va començar la seva temporada 2016-17, que va ser la primera temporada completa de Zidane al càrrec del club, amb la victòria a la Supercopa de la UEFA de 2016.
sobre Sevilla. El 10 de desembre de 2016, el Madrid va guanyar el seu 35è partit consecutiu sense perdre, el que va establir un nou rècord del club. El 18 de desembre de 2016, el club va derrotar a l'equip japonès Kashima Antlers 4×2 en la final de la Copa Mundial de Clubs de la FIFA 2016. Amb un empat de 3 a 3 contra el Sevilla en la segona jornada de la Copa del Rei, el 12 de gener de 2017, el Madrid va avançar als quarts de final amb una victòria total de 6 a 3 i va ampliar la seva raça sense derrotar a 40 partits, trencant el rècord espanyol del Barcelona de 39 partits sense derrotar en totes les competicions de la temporada anterior. La seva raça sense derrotes va acabar després d'una derrota d'1 a 2 a fora contra la mateixa oposició a La Liga tres dies després. L'equip va ser eliminat de la Copa del Rei pel Celta Vigo 3 a 4 en total. El maig d'aquell any, el Madrid va guanyar el títol de lliga per 33a vegada, el seu primer títol en cinc anys, acumulant 93 punts en el procés. El 3 de juny de 2017, la victòria del club a la final de la Lliga de Campions contra la Juventus va fer que el Reial Madrid fos el primer equip a defensar amb èxit el seu títol en l'era de la Lliga de Campions de la UEFA, i el primer a guanyar títols consecutius en la competició des de Milà el 1989 i el 1990, quan el torneig era conegut com la Copa d'Europa. El títol del Reial Madrid va ser el seu 12è, ampliant el seu rècord, i el seu tercer en quatre anys. L'assoliment també és conegut com "La Duodécima". La temporada 2016-17 va ser la millor campanya en termes de trofeus guanyats (quatre de cinc possibles) en la història del Real Madrid, un èxit que més tard seria igualada en la temporada 2017-18.