Santiago Bernabéu war nicht zufrieden mit dem, was er mit der Einweihung des neuen Chamartín erreicht hatte. Er hatte immer wieder neue Ideen, um das Stadion zu verbessern und es an die wachsende soziale Masse des Vereins anzupassen. In dieser zweiten Bauphase, die 1952 begann, bestand das Hauptziel darin, ein Fassungsvermögen von 125.000 Zuschauern zu erreichen und das Stadion mit den modernsten Anlagen auszustatten. 

Das Stadion mit der neuen Kapazität wurde im Juni 1954 eingeweiht. Im Jahr 1955 beschlossen die Mitglieder einstimmig, das Stadion Santiago Bernabéu zu nennen. In den folgenden Jahren wurden weitere Verbesserungen vorgenommen. Im Jahr 1957 wurde es zum bestbeleuchteten Stadion der Welt. Die Büros des Vereins waren seit ihrer Gründung in verschiedenen Räumlichkeiten in der Hauptstadt untergebracht. 1965 wurde ihr Umzug in die Räumlichkeiten des Stadions abgeschlossen.

Das Stadion wurde zum wichtigsten in Spanien und war bereit, internationale Veranstaltungen wie die Fußballweltmeisterschaft 1982 auszurichten.