Bardzo dobre występy na lewym boku obrony w Realu spowodowały, że del Bosque postanowił również skorzystać z jego usług na tej pozycji. Arbeloa stał się pewniakiem w pierwszej jedenastce i mógł być pewny gry podczas Euro 2012 w Polsce i na Ukrainie. Kontuzja Carlesa Puyola wymusiła na trenerze taktyczne zmiany. Sergio Ramos został przesunięty na środek obrony, a Álvaro powrócił na swoją nominalną pozycję – prawą obronę. Świetną dyspozycją podczas turnieju, przyczynił się do zdobycia kolejnego złotego medalu przez Hiszpanię na wielkiej imprezie.
Kariera trenerska Po zakończeniu kariery został trenerem grup młodzieżowych w Realu Madryt. Jako trener juniorskiego zespołu do lat 19 dotarł dwukrotnie do ćwierćfinału Ligi Młodzieżowej UEFA w sezonach 2022/23 i 2023/24, gdzie odpadł z AZ Alkmaar i AC Milanem. W czerwcu 2025 został trenerem trzecioligowego Realu Madryt Castilla, z którym w momencie odejścia zajmował 4 miejsce w tabeli ligowej z stratą 13 punktów do lidera. 12 stycznia 2026 roku Xabi Alonso został zwolniony z funkcji trenera pierwszego zespołu Realu Madryt po przegranym finale Superpucharu Hiszpanii z Barceloną, tego samego dnia ogłoszony nowym szkoleniowcem Realu został Arbeloa.