1964. aastal tegi Mazzola kaks väravat, et aidata Interil võita Real Madrid 1964. aasta Euroopa karika finaalis, et aidata klubil järgida eelmisel hooajal linnaülest rivaali Milanot; ta lõpetas turniiri seitsme väravaga ühise parimaks väravatäitjaks. Inter kaitses oma Euroopa tiitlit järgmisel hooajal, võites Benfica finaalis. Inter kukkus 1965-66 hooaja jooksul Euroopa karika poolfinaalis Real Madridilt, samal ajal kui 1966-67 hooaja jooksul jõudis Inter oma kolmandasse Euroopa karika finaali, kuid kaotas Celticile 2-1, kuigi Mazzola tegi seitsmendal minutil karistuspunkti pealt mängu avavaate. Mazzola võitis ka Interiga 1964 kaks järjestikust Interkontinentaalset karikat.
Aastatel 1964-1965 jõudis ta Coppa Italia finaali ning 1967-1968 hooaja jooksul oli ta Coppa Italia kolmandal kohal. Ta jõudis veel ühe Euroopa karika finaali Interiga 1972. aastal, kuid kaotas Ajaxi 2-0.