| 1. Round | 29/08/2010 | Rayo Vallecano | - | CD Numancia | 3:2 | ||||
| 2. Round | 04/09/2010 | Córdoba CF | - | Rayo Vallecano | 2:3 |  |
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| 3. Round | 11/09/2010 | Rayo Vallecano | - | CD Tenerife | 1:0 | ||||
| 4. Round | 19/09/2010 | Gimnàstic de Tarragona | - | Rayo Vallecano | 0:1 | ||||
| 5. Round | 25/09/2010 | Rayo Vallecano | - | SD Huesca | 4:0 | |
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| 6. Round | 03/10/2010 | AD Alcorcón | - | Rayo Vallecano | 2:0 | ||||
| 7. Round | 09/10/2010 | Rayo Vallecano | - | Villarreal CF B | 3:0 | ||||
| 10. Round | 31/10/2010 | Real Betis | - | Rayo Vallecano | 4:0 |  |
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| 17. Round | 18/12/2010 | Elche CF | - | Rayo Vallecano | 1:1 | ||||
| 19. Round | 09/01/2011 | Xerez CD | - | Rayo Vallecano | 0:1 | |
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| 20. Round | 15/01/2011 | Rayo Vallecano | - | FC Cartagena | 3:1 | |
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| 21. Round | 22/01/2011 | FC Barcelona B | - | Rayo Vallecano | 1:2 | |
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| 22. Round | 29/01/2011 | CD Numancia | - | Rayo Vallecano | 0:3 | ||||
| 23. Round | 05/02/2011 | Rayo Vallecano | - | Córdoba CF | 4:2 | |
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| 24. Round | 13/02/2011 | CD Tenerife | - | Rayo Vallecano | 2:1 | ||||
| 25. Round | 19/02/2011 | Rayo Vallecano | - | Gimnàstic de Tarragona | 1:1 | ||||
| 26. Round | 27/02/2011 | SD Huesca | - | Rayo Vallecano | 4:1 |
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