Будучи трансконтинентальной страной, Казахстан вступил в УЕФА в 2002 году. Им пришлось дождаться окончания чемпионата мира по футболу 2002 года 30 июня, прежде чем сделать переход, поскольку они вступили в турнир как член АФК. Таким образом, Казахстан не смог пройти квалификацию на Евро-2004, поскольку жеребьевка была проведена 25 января 2002 года.
В квалификации чемпионата мира по футболу 2006 года, будучи теперь членом УЕФА, Казахстан оказался в последней корзине розыгрыша вместе с Андоррой и Люксембургом, попав в группу 2 вместе с Турцией, Данией.
Их первый официальный матч УЕФА, как пишут новости футбола, состоялся 8 сентября 2004 года и закончился домашним поражением от Украины со счетом 2:1. Казахстан проиграл следующие 9 матчей, включая домашнее поражение от Турции со счетом 6: 0, самое крупное поражение до 2018 года, а также домашнее поражение от Греции за четыре минуты добавленного времени. Их единственное очко в квалификации было получено в следующем матче, 8 октября 2005 года, в выездной ничьей 0: 0 против Грузии, сыгранной за закрытыми дверями, прежде чем они проиграли последний матч дома против Дании.
В квалификации Евро-2008 Казахстан снова оказался в последней корзине розыгрыша. Их кампания началась с двух выездных ничьих с Бельгией (0–0) и Азербайджаном (1–1). Они проиграли следующие три матча, прежде чем одержать свою первую официальную победу в качестве членов УЕФА в домашнем триумфе над Сербией со счетом 2:1, забив голы Кайрата Аширбекова и Нурбола Жумаскалиева. После домашнего поражения от Армении Казахстан получил шестое и седьмое очки после повторной ничьей с Азербайджаном (1–1) и Бельгией (2–2) дома. За поражениями от Польши и Португалии последовала вторая победа, на этот раз на выезде: Сергей Остапенко забил победный гол в ворота Армении. Их последним матчем была отложенная игра против Сербии, завершившаяся поражением. В итоге Казахстан набрал 10 очков и занял 6-е место из 8 команд группы А.
В квалификации чемпионата мира по футболу 2010 года Казахстан оказался в пятой из шести корзин жеребьевки, сыгранных в группе 6 с Хорватией, Англией, Украиной, Беларусью и Андоррой. Они начали кампанию с домашней победы над Андоррой со счетом 3: 0 20 августа 2008 года. Однако это был единственный соперник, от которого им удалось получить очки после того, как 9 сентября 2009 года они выиграли обратный матч со счетом 3–1 и проиграли все остальные групповые матчи. Казахстан финишировал пятым, опередив только Андорру, которая проиграла все свои матчи.
Казахстан попал в группу А отборочного турнира Евро 2012 и проиграл первые пять матчей, не сумев забить ни одного гола, прежде чем 3 июня 2011 года обыграл Азербайджан со счетом 2–1 с двумя голами Сергея Гридина. Следующие три игры они проиграли, а затем завершили квалификацию нулевой домашней ничьей против Австрии. Они финишировали на последнем месте с 4 очками, отставая от Азербайджана на три очка.