Vid full tid stod det 1–1 efter att Dani Rodríguez i första halvlek gett Mallorca ledningen och Athletic Bilbaos Ohian Sancet kvitterat i andra.
När det blev dags för straffläggning räddade Bilbao-målvakten Julen Agirrezabala straffen som slogs av Manu Morlanes och Mallorcas Nemanja Radonjić sköt utanför.
Athletic Bilbaos straffskyttar gjorde däremot inga misstag och satte fyra av fyra. Den avgörande straffen slogs av Alex Berenguer.
”Vi har kämpat så länge”
– Det här är otroligt. Våra fans har alltid stöttat oss och nu ska vi njuta av det här. Vi har kämpat för detta så länge, sade Athletic Bilbaos Nico Williams efter segern.
1984 vann Athletic Bilbao sin 23:e och senaste cuptitel. Sedan dess har laget förlorat sex finaler, senast 2020 och 2021.
Endast Barcelona, med sina 31, har fler cuptitlar än Athletic Bilbao.