شاركت هولندا في كل 20 نسخة من أصل 23 نسخة من كأس العالم حتى الآن، وتأهّلت في 12 منها. وسجّلت رصيد ثلاث مشاركات في نهائي كأس العالم (حتى 2026) دون أن تُحرز اللقب.
شهد المنتخب أطول سلسلة حضور في كأس العالم خلال تسعينيات القرن الماضي إذ تأهّل لثلاث نسخ متتالية، وذلك بعد خسارتهم لنهائيَّين متتاليَّين وهما نهائي 1974 وعام 1978. ففي 1990، ودّع الهولنديون البطولة في دور الستة عشر أمام ألمانيا الغربية، وذلك بعد عامين من فوزهم ببطولة أمم أوروبا 1988. أقصتهم البرازيل في ربع نهائي 1994، وخسروا أمام البرازيل في نصف نهائي 1998 وأمام كرواتيا في مباراة المركز الثالث. وعادوا في 2006 ليودّعوا البطولة في دور الستة عشر أمام البرتغال في مباراة عُرفت بمعركة نورمبيرغ. بلغوا نهائي 2010 للمرة الثالثة، غير أنهم خسروا هذه المرة أمام إسبانيا في الوقت الإضافي. وانتقموا من هذه الهزيمة في المباراة الأولى من كأس العالم 2014 التالية بتحطيم الإسبان 5–1، ليُنهوا البطولة في المركز الثالث لأول مرة. وبعد غيابهم عن نسخة 2018، عادوا في 2022 ليودّعوا البطولة في مرحلة ربع النهائي. سجّلوا أسوأ نتيجة في تاريخهم في نسخة 2026 إذ خرجوا من دور 32.
لم يخسر المنتخب الهولندي قط في وقت اللعب الأصلي بفارق أكثر من هدف، كما لم يخسر رسمياً منذ نهائي 2010، إذ انتهت مشاركاتهم في 2014 و2022 و2026 بالخروج عبر ركلات الترجيح، وكان الإقصاءان الأولان على يد الأرجنتين.