Zidane tiếp quản ghế nóng tại Real thay thế Rafael Benitez vào tháng 1/2016 và trận El Clasico đầu tiên của ông diễn ra 3 tháng sau đó (ngày 2/4/2016). Đáng chú ý là trận El Clasico đầu tiên của ông trên tư cách cầu thủ diễn ra cách đó đúng 10 năm (1/4/2006). Karim Benzema và Cristiano Ronaldo đã ghi bàn trong hiệp 2 mang về chiến thắng 2-1 cho Real đồng thời chấm dứt chuỗi 39 trận bất bại của Barca. Zidane cũng là HLV đầu tiên giành được chiến thắng trong trận El Clasico đầu tiên sau Bernd Schuster vào tháng 12 năm 2007.

Zidane có cơ hội giành danh hiệu đầu tiên cùng Real khi vượt qua AS Roma, Wolfsburg, Man City để tiến tới trận chung kết Champions League 2016. Đối thủ cùa họ là đội bóng cùng thành phố Atletico Madrid. Hai đội hòa nhau 1-1 trong thời gian thi đấu chính thức và Real giành chiến thắng sau loạt luân lưu với tỷ số 5-3. Kền kền trắng đã chính thức giành được danh hiệu Undecima (chức vô địch C1/Champions League lần thứ 11).

Real chỉ thua 1 trận từ khi Zidane được bổ nhiệm tới khi kết thúc mùa 2015/16 (thua 0-1 trước Atletico trên sân nhà ngày 27/2/2016). Sau đó họ đã có 16 trận thắng liên tiếp tại La Liga, phá vỡ kỷ lục 15 trận thắng liên tiếp được thiết lập vào những năm 1960/61. Ngoài ra, họ cũng có chuỗi 40 trận bất bại trên tất cả các đấu trường trước khi để thua 1-2 trước Sevilla vào ngày 16/1/2017. Thành tích này đã vượt qua kỷ lục 39 trận bất bại do Barca của Luis Enrique thiết lập trước đó.

Trước Zidane, chỉ có 1 HLV từng vô địch Cúp C1/Champions League 2 lần liên tiếp trong 2 mùa giải đầu tiên dẫn dắt câu lạc bộ. Đó là Jose Villalonga vào những năm 1950. Chiến thắng 4-1 trước Juventus tại chung kết Champions League 2016/17 đưa Zidane vào ngôi đền của những huyền thoại.

Trong năm cuối cùng của mình trên cương vị HLV của Real trước khi chia tay, Zidane đã giúp Los Blancos giành tới 4 chức vô địch gồm Siêu Cúp châu Âu, Siêu Cúp Tây Ban Nha, FIFA Club World Cup và Champions League. Thành tích giành cú hat-trick vô địch Champions League là đỉnh cao chói lọi mà chưa nhà cầm quân nào trong lịch sử có thể làm được.