Real Madrid aloitti kauden 2016-17, joka oli Zidanen ensimmäinen täysi kausi klubin johdossa, voitolla UEFA Super Cupissa 2016.
Sevillan yli. 10. joulukuuta 2016 Madrid voitti 35. peräkkäisen ottelunsa häviämättä, mikä asetti uuden klubin ennätyksen. Joulukuun 18. päivänä 2016 se voitti japanilaisen Kashima Antlersin 4 × 2 vuoden 2016 FIFA Club World Cupin finaalissa. Vuoden 2017 Copa del Reyn kahdeksasotteluruudun toisessa ottelussa 3-3 tasapeli Sevillan kanssa Madrid pääsi neljännesfinaaliin 6-3 voitolla ja pidentäen voittamatonta juoksuaan 40 otteluun rikkoen Barcelonan Espanjan ennätyksen 39 ottelusta voittamatta kaikissa kilpailuissa edelliseltä kaudelta. Heidän voittamaton sarjansa päättyi 1 <unk> 2 poissaolevan tappion jälkeen samaa vastustajaa vastaan La Liga kolme päivää myöhemmin. Sen jälkeen Celta Vigo tyrmäsi joukkueen Copa del Rey -kilpailusta yhteensä 3 × 4. Toukokuussa Madrid voitti liigan 33. kertaa, ensimmäisen kerran viiden vuoden aikana, keräämällä 93 pistettä. 3. kesäkuuta 2017 Real Madrid voitti Mestarien liigan finaalin Juventusia vastaan, mikä teki Real Madridista ensimmäisen joukkueen, joka puolusti menestyksekkäästi mestaruuttaan UEFA: n Mestarien liigan aikakaudella, ja ensimmäisenä, joka voitti peräkkäiset mestaruudet kilpailussa Milanon jälkeen vuosina 1989 ja 1990, jolloin turnaus tunnettiin nimellä Euroopan Cup. Real Madrid voitti 12. kerran ja kolmanneksi neljän vuoden aikana. Saavutus tunnetaan myös nimellä "La Duodécima". Vuoden 2016-17 kausi oli Real Madridin historian suurin kausi (neljä mahdollisista viidestä) Real Madridin historian kausi, joka saavutettiin myöhemmin kaudella 2017-18.