Pada 17 Januari 2021, Koeman memimpin Barcelona untuk pertama kalinya di final piala, dengan timnya kalah 3-2 dari Athletic Bilbao setelah perpanjangan waktu di final Supercopa de España 2020-21
di Estadio La Cartuja di Seville. Pada 7 Februari, Koeman memimpin Barcelona meraih kemenangan tandang keenam berturut-turut di La Liga setelah menang 3-2 melawan Real Betis, menyamai prestasi Luis Enrique yang dicapai pada musim 2015-16. Pada tanggal 11 Maret, Barcelona tersingkir dari Liga Champions di babak 16 besar melawan PSG setelah gagal membalikkan kekalahan 1 - 4 di kandang, kalah 2 - 5 secara agregat. Pada tanggal 10 April, 19 pertandingan tak terkalahkan Barcelona di La Liga berakhir setelah jatuh ke Real Madrid 2-1 dari kandang di "El Clásico" kedua musim ini. Pada tanggal 17 April, Koeman memimpin "Barça" untuk menang 4-0 atas Athletic Bilbao di final Copa del Rey 2021, membalas dendam atas kekalahan Supercopa di tempat yang sama tiga bulan sebelumnya. Pada tanggal 29 April, Barcelona dipresentasikan dengan kesempatan emas untuk naik ke puncak La Liga tetapi gagal untuk memanfaatkan setelah kalah dari Granada pergi 2 <unk> 1 meskipun memimpin. Perjuangan Barcelona untuk meraih gelar berakhir dengan kekecewaan setelah hanya memenangkan dua dari lima pertandingan terakhir mereka dan akhirnya menempati posisi ketiga di klasemen. Pada 3 Juni, presiden klub Joan Laporta mengkonfirmasi bahwa Koeman akan tetap bertanggung jawab untuk musim lain.