O Real Madrid comezou a súa campaña 2016-17, que sería a primeira tempada completa de Zidane ao cargo do club, coa vitoria na Supercopa da UEFA de 2016.
sobre Sevilla. O 10 de decembro de 2016, o Madrid gañou o seu 35o partido consecutivo sen perder, o que estableceu un novo récord do club. O 18 de decembro de 2016, o club derrotou ao equipo xaponés Kashima Antlers por 4×2 na final da Copa Mundial de Clubes da FIFA 2016. Con un empate de 3 a 3 contra o Sevilla na segunda xornada da Copa del Rey de 16 o 12 de xaneiro de 2017, o Madrid avanzou ás cuartas de final cunha vitoria agregada de 6 a 3 e estendeu a súa racha sen derrotas a 40 partidos, batendo o récord español do Barcelona de 39 partidos sen derrotas en todas as competicións da tempada anterior. A súa racha sen derrotas rematou despois dunha derrota de 1 a 2 contra a mesma oposición en La Liga tres días despois. O equipo foi eliminado da Copa del Rey por Celta Vigo por 3 a 4. En maio dese ano, o Madrid gañou o título da liga por 33a vez, o seu primeiro título en cinco anos, acumulando 93 puntos no proceso. O 3 de xuño de 2017, a vitoria do club na final da Champions League contra a Juventus resultou en que o Real Madrid foi o primeiro equipo en defender con éxito o seu título na era da UEFA Champions League, e o primeiro en gañar títulos consecutivos na competición desde Milán en 1989 e 1990, cando o torneo era coñecido como a Copa de Europa. O título do Real Madrid foi o seu 12o, estendendo o seu récord, e o seu terceiro en catro anos. O logro tamén é coñecido como "La Duodécima". A tempada 2016-17 foi a mellor campaña en termos de trofeos gañados (quatro de cinco posibles) na historia do Real Madrid, un logro que sería igualado máis tarde na tempada 2017-18.