| 12. Round | 05/11/2023 | Real Madrid | - | Rayo Vallecano | 0:0 |  |
|||
| 13. Round | 11/11/2023 | Rayo Vallecano | - | Girona FC | 1:2 | ||||
| 14. Round | 25/11/2023 | Rayo Vallecano | - | FC Barcelona | 1:1 | ||||
| 18. Round | 19/12/2023 | Rayo Vallecano | - | Valencia CF | 0:1 | ||||
| 20. Round | 31/01/2024 | Atlético Madrid | - | Rayo Vallecano | 2:1 | ||||
| 24. Round | 11/02/2024 | RCD Mallorca | - | Rayo Vallecano | 2:1 | ||||
| 29. Round | 17/03/2024 | Rayo Vallecano | - | Real Betis | 2:0 | ||||
| 30. Round | 31/03/2024 | RC Celta | - | Rayo Vallecano | 0:0 | ||||
| 31. Round | 13/04/2024 | Rayo Vallecano | - | Getafe CF | 0:0 | ||||
| 33. Round | 28/04/2024 | Villarreal CF | - | Rayo Vallecano | 3:0 | ||||
| 37. Round | 19/05/2024 | FC Barcelona | - | Rayo Vallecano | 3:0 | ||||
| 38. Round | 25/05/2024 | Rayo Vallecano | - | Athletic Club | 0:1 |
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