Ostatecznie Francja ten turniej zakończyła jednak już w ćwierćfinale, w którym przegrała z Grecją (0:1) po bramce Angelosa Charisteasa.
Mundial 2006
Barthez został również pierwszym bramkarzem kadry podczas Mundialu 2006 rozgrywanych w Niemczech. Został nim po publicznej kampanii i poparciu dublera w osobie Grégory’ego Coupeta. Coupet bronił bramki Francuzów przez większą część eliminacji do niemieckiego mundialu w wyniku dyskwalifikacji Bartheza w kwietniu 2005 roku. Decyzja spotkała się z drwiną w prasie francuskiej, która doprowadziła do odejścia Coupeta z drużyny narodowej przed turniejem, choć dzień później do niej wrócił. Zwolennicy Bartheza decyzję tę argumentowali chęcią pozostawienia w kadrze kilku piłkarzy ze zwycięskiego składu z 1998 roku.
1 lipca 2006 roku we Frankfurcie w ćwierćfinale pokonali głównych kandydatów do tytułu Brazylijczyków (1:0) po bramce Thierry’ego Henry’ego, a Barthez został tym samym jedynym bramkarzem, który nie dał się pokonać Brazylijczykom podczas tych mistrzostw.
Fabien Barthez zachował również czyste konto w półfinale z Portugalią (wygranym 1:0 po bramce Zinedine’a Zidane’a z rzutu karnego).