Santiago Bernabéu não se contentou com o que foi alcançado com a inauguração do Novo Chamartín. De sua mente continuavam surgindo novas ideias para melhorar o estádio e adaptá-lo à crescente massa social do clube. Nessa segunda fase de construção, iniciada em 1952, os principais objetivos eram alcançar uma capacidade de 125.000 espectadores e equipar o recinto com as instalações mais modernas possíveis.

O estádio, com sua nova capacidade, foi inaugurado em junho de 1954. Em 1955, os sócios decidiram por unanimidade que passaria a se chamar Estádio Santiago Bernabéu. Posteriormente, continuaram sendo realizadas obras de melhoria. Em 1957, tornou-se o estádio com a melhor iluminação do mundo. Em 1965, foi concluída a transferência de todos os escritórios do clube, que desde a sua criação haviam passado por diversos locais na capital, para suas instalações.

O estádio havia se tornado o mais importante da Espanha e estava pronto para receber eventos internacionais, como a Copa do Mundo de 1982.