Si le siège précédent s’inscrivait dans le contexte des luttes hispano-françaises, celui-ci obéit aux mêmes ressorts mais sur des scènes plus vastes : la Guerre de Trente Ans. En 1636, des troupes espagnoles, renforcées par des milices forales, envahissent le Labourd. En 1638, ce sont les troupes françaises qui pénètrent en Guipúzcoa.
La place de Hondarribia fut puissamment assiégée en 1638 par une armée française nombreuse commandée par le prince de Condé, tandis que l’archevêque de Bordeaux la bloquait par mer avec une grande escadre. Le siège commença le 1er juillet et dura soixante-neuf jours consécutifs. La garnison se composait de soldats irlandais, de citoyens de la ville et des tercio des villes de Tolosa et Azpeitia, envoyés par la province pour la défense, totalisant 700 hommes sous le commandement du Bilbaino Diego de Eguía.
Les épreuves de ce long siège furent très dures. L’ennemi ouvrit deux brèches dans la muraille, de sorte qu’on pouvait y monter à cheval, fit exploser sept mines et donna neuf assauts, tous repoussés. Ses bombes brûlèrent de nombreuses maisons. Malgré tout et la rareté des vivres, la place se défendit vaillamment jusqu’au 7 septembre, jour où elle fut secourue par l’armée espagnole commandée par Juan Alonso Henríquez de Cabrera, amiral de Castille, qui, après avoir monté à Jaizkibel, surprit les garnisons françaises près de l’ermitage de la Vierge de Guadalupe, les obligeant à fuir vers Hendaye.
Les Français perdirent 1 500 hommes tués, 2 000 prisonniers et 2 000 autres noyés en traversant le bras de mer séparant Fuenterrabía d’Hendaye. Les Espagnols s’emparèrent d’un riche butin en argent, bijoux, vêtements, documents importants, toutes sortes de fournitures, 20 pièces d’artillerie avec munitions et 54 drapeaux.
Un passage célèbre de la lettre que Domingo de Eguía envoya à sa femme résume la fin du siège :
"Amie : Comme tu ne sais rien de la guerre, je te dirai que l’armée ennemie s’est divisée en quatre parties : une a fui, une autre a été tuée, une autre a été prise et une autre s’est noyée. Que Dieu te garde, moi je vais dîner à Fuenterrabía."
Selon les chroniques, même cent femmes armées participèrent à la défense de la ville. Felipe IV, très satisfait, envoya une lettre le 15 septembre 1638, exprimant sa reconnaissance et offrant la reconstruction des maisons détruites ainsi que d’autres grâces.
Dans cette lettre royale, le roi propose que les habitants indiquent les faveurs qu’ils jugent nécessaires pour la réparation et la récompense de leur courage. Parmi leurs demandes figuraient : la réparation des fortifications, le paiement des dommages subis pendant le siège, l’octroi de rentes, la confirmation de privilèges, l’établissement de marchés et de foires, la priorité dans les charges et la défense de leurs droits dans les affaires judiciaires et commerciales. Le roi accorda plusieurs de ces demandes, y compris le titre de très vaillante ville, la jouissance des fruits de l’église paroissiale de Elgóibar, des grades pour les officiers du siège et des privilèges pour les habitants et leurs descendants.
Le siège de 1638 et d’autres sièges de Fuenterrabía furent fréquemment évoqués dans la littérature du Siècle d’Or espagnol, par Lope de Vega, Quevedo, Calderón et d’autres.