Nella finale disputata all'Olympiastadion di Berlino, a 28 anni si aggiudica con la nazionale italiana la Coppa del Mondo, battendo i francesi dopo l'1-1 ai calci di rigore.
In special modo, durante la gara è da ricordare la decisiva parata effettuata nei supplementari su colpo di testa di Zidane.
Con le sue parate è stato uno dei maggiori artefici della vittoria azzurra del Mondiale, venendo per questo insignito del Premio Yashin come miglior portiere del torneo.
Dopo l'addio di Lippi, arriva come CT Cesare Prandelli, il quale lo nomina nuovo capitano della squadra non appena torna fra i disponibili: rientra a giocare infatti il 9 febbraio 2011 nell'amichevole pareggiata per 1-1 in casa della .