El mayor éxito de Carles Puyol con la selección española lo consiguió como titular durante la final de la Copa del Mundo FIFA Sudáfrica 2010 la cual España ganó en tiempo extra 1-0 ante Holanda con un gol de Andrés Iniesta así como la Eurocopa 2008 de Austria y Suiza. Puyol disputó todos los encuentros de dicha Eurocopa de inicio a excepción del último partido del grupo contra Grecia por estar levemente tocado de la planta de su pie izquierdo y quizá porque España ya había conseguido la clasificación para cuartos para jugar ante Italia. El 29 de junio de 2008 en el Estadio Ernst Happel de Viena, Puyol se consagraría como sus 22 compañeros campeón de la Eurocopa de selecciones, jugando los 90 minutos contra Alemania (0-1 gol de Fernando Torres). Fue elegido uno de los 23 integrantes del equipo ideal del torneo por la UEFA.