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Il 28 agosto 2009 l'Inter ufficializza l'ingaggio a titolo definitivo del giocatore in cambio di 15 milioni di euro pagati al Real Madrid. Il suo esordio avviene il 29 agosto 2009, disputando dal primo minuto il derby vinto 4-0 contro il Milan e risultando uno dei migliori dell'Inter. Il primo gol in Serie A lo segna il 3 ottobre contro l'Udinese al 93' per il 2-1 finale, mentre il primo in Champions League il 4 novembre contro la Dinamo Kiev, sfida decisiva per il passaggio agli ottavi di finale.

Il 5 maggio 2010 vince il suo primo trofeo con la maglia dell'Inter, la Coppa Italia conquistata contro la Roma allo Stadio Olimpico. Il 16 maggio arriva il secondo trofeo: lo Scudetto conquistato contro il Siena. Il 22 maggio arriva infine anche la "tripletta" con la conquista della Champions League, grazie alla vittoria per 2-0 contro il Bayern Monaco nella finale giocata al Santiago Bernabéu di Madrid. Chiude tale competizione rivelandosi come il miglior assist-man del torneo realizzandone 6, l'ultimo dei quali ha propiziato l'1-0 di Diego Milito nella finale. Alla sua prima stagione con la maglia dell'Inter ha collezionato in totale 41 presenze e segnato 8 gol (tra cui una decisiva doppietta contro il Siena).

La stagione successiva vede l'Inter conquistare la Supercoppa italiana e la Coppa del mondo per club, e Sneijder si piazza quarto nella graduatoria del Pallone d'oro, dietro a Lionel Messi, Andres Iniesta e Xavi, sebbene fosse ritenuto da molti il principale candidato al premio. Dopo un infortunio muscolare occorsogli ad aprile, torna in campo il 29 maggio nella finale di Coppa Italia che vede l'Inter imporsi sul Palermo per 3-1. Chiude la sua seconda stagione nerazzurra con 39 presenze e 7 gol segnati.

Disputa le due stagioni successive in tono minore. Persa la Supercoppa italiana 2011 contro il Milan (1-2) nonostante un suo gol su punizione, Sneijder disputa solo 20 partite nel campionato 2011-2012, anche per problemi fisici. All'inizio dell'annata Serie A 2012-2013 contribuisce alla qualificazione dell'Inter in Europa League con un gol nel 3-0 contro l'Hajduk, e disputa l'ultima partita con la maglia dell'Inter il 26 settembre 2012 nella vittoria contro il Chievo. Nella sessione invernale di mercato passerà al Galatasaray.