29 października 2016 w czwartym głosowaniu większość (68) posłów PSOE wstrzymała się od głosu zgodnie z wprowadzoną partyjną dyscypliną. Mariano Rajoy otrzymał 170 głosów za przy 111 głosach przeciw, uzyskując wymaganą zwykłą większość dla zapewnienia sobie wyboru.
3 listopada 2016 ogłosił skład swojego nowego gabinetu, którego członkowie zostali zaprzysiężeni następnego dnia.
W maju 2018 zapadł wyrok w sprawie caso Gürtel, w wyniku tego postępowania skazano blisko 30 polityków i związanych z ludowcami biznesmenów, którym zarzucono m.in. fałszerstwa i pranie brudnych pieniędzy. Jednocześnie Partia Ludowa została ukarana za czerpanie korzyści z korupcji. Socjaliści złożyli wówczas wniosek o konstruktywne wotum nieufności, proponując na premiera swojego lidera Pedra Sáncheza. Wniosek ten poparła koalicja ugrupowań lewicowych, komunistycznych i ekologicznych skupionych wokół partii Podemos, a także baskijscy i katalońscy nacjonaliści. Wniosek o wotum nieufności przeszedł 1 czerwca 2018 – stosunkiem 180 do 169 głosów Mariano Rajoy został odwołany z funkcji premiera.
Nowy premier został zaprzysiężony następnego dnia.