1469年，卡斯提尔公主伊莎贝拉与阿拉贡王子费迪南联姻，1474年，伊莎贝拉即位为卡斯提尔女王伊莎贝拉一世，1479年，费迪南即位阿拉贡国王费迪南二世，两人的联姻使两人得以共同统治绝大部分西班牙领土，史称天主教双王。直到费迪南二世强行兼并上纳瓦拉地区，成为西班牙全境唯一的君主，从而使西班牙达成统一，然而在1833年之前，西班牙境内的众多王公各据一方，并未正式形成为单一主权国家。
1492年，天主教双王拿下格拉纳达的同一年，双王也资助冒险家克里斯托弗·哥伦布首次扬帆出海寻找新大陆，揭开了西班牙殖民帝国兴盛的序幕。**的异端裁判所也在这时建立，大批不愿改宗天主教的犹太人和穆斯林被驱逐出国。
伊莎贝拉和费迪南分别于1504年和1516年驾崩后，他们的女儿胡安娜和胡安娜的长子卡尔继承两国王位，称胡安娜女王和卡洛斯一世国王，母子共治，西班牙实现了事实上的统一。事实上胡安娜因被怀疑精神失常而被关在一家修道院里，实际掌权的君主只有卡洛斯一人。胡安娜于1555年驾崩后，卡洛斯成为唯一君主，特拉斯塔马拉王朝灭亡。
在接下来三个世纪里，西班牙诸国成为全球最重要殖民势力。它是文艺复兴时期欧洲最强大的国家，同时也是16世纪大部分时间里最强大的海权国家。西班牙文学和艺术、各种学术研究和哲学，都在这时繁盛起来。西班牙诸国在美洲建立幅员广阔的帝国，从加利福尼亚延伸至巴塔哥尼亚，此外还包括西太平洋上多个殖民地。在殖民地源源不断的财富支持下，西班牙诸国卷入欧洲多次宗教战争和政治纷争中，在这期间，它取得但是最后又失去了广阔的领土，包括：部分尼德兰、意大利、法国和德意志，并先后与法国、英国和瑞典爆发了战争，并让尼德兰在八十年战争后获得独立国家的地位。在腓力四世的统治下，西班牙在地中海、北非和土耳其帝国进行了数场战争。西班牙和诸国在欧洲的众多战争导致西班牙经济上的重大损失；在17世纪的下半叶，哈布斯堡皇室腐败的统治最终导致了帝国的衰落。衰败以西班牙王位继承战争为标志，这场战争最终使西班牙从欧洲的领导地位上滑落，但它仍然是个具优势的殖民国家。
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