Die Mannschaft von Martina Voss-Tecklenburg besiegte Dänemark im Auftaktspiel mit 4:0, musste sich aber gegen Spanien von ihrer härteren Seite zeigen.
Deutschland hatte nur zwei Schüsse aufs Tor und nur 30 Prozent Ballbesitz, aber sein opportunistischer Abschluss bewies im Brentford’s Community Stadium den Unterschied.
Buhl bescherte Deutschland mit ihrem Führungstreffer in der dritten Minute den perfekten Start und Popp verdoppelte acht Minuten vor der Halbzeit die Führung.
Deutschland führt die Gruppe B mit der maximalen Punktzahl nach zwei Siegen in Folge an, während Spanien mit drei Punkten auf dem zweiten Platz liegt.
Tabellenletzter Finnland, das am Dienstag zuvor gegen Dänemark mit 0:1 geschlagen worden war, schied durch das Ergebnis des späten Spiels des Tages aus.
Spanien gehörte vor dem Turnier zu den Favoriten, liegt nun aber punktgleich mit Dänemark, das am Samstag im Elfmeterschießen gegen Deutschland antreten wird.
Deutschland, achtmaliger Europameister, ging in Führung, als Spaniens Torhüterin Sandra Panos versuchte, einen routinemäßigen Rückpass zu klären, aber der Ball traf Buhl, der sich in Irene Paredes drehte, um einen Flachschuss ins untere Eck zu bohren.
Spanien hatte plötzlich eine goldene Chance, selbst ein Tor zu erzielen, als Lucia Garcia von einer hohen deutschen Abwehr weggespielt wurde.
Der Stürmer von Athletic Bilbao stürmte in den Strafraum und nahm den Ball an Torhüterin Merle Frohms vorbei, lenkte ihren Winkelschuss aber ans Außennetz.
Spanien drängte weiter auf den Ausgleich, als Mariona Caldentey einen Schuss von der Strafraumkante knapp am Tor abfeuerte.
Sieben Minuten vor der Halbzeit war es aber wieder Deutschland, das das Tor schoss.
Eine Ecke wurde in den Fünfmeterraum geflogen, wo Kapitänin Alexandra Popp aufstand, um durch einen leichten Abpraller einen Kopfball nach hinten zu schlenzen.
Spanien versuchte erneut, sich neu zu formieren, und kam kurz vor der Pause erneut in die Nähe, als Aitana Bonmatis Schuss knapp am Tor vorbei ging.
Wolfsburgs Stürmerin Popp hätte kurz nach dem Wiederanpfiff fast ein Drittel für Deutschland gehabt, als sie nach einer Ecke am langen Pfosten vorbei köpfte.
Popp stand wieder im Mittelpunkt, als sich die Stunde näherte, und ging unter einem scheinbaren Ruck an der Vorderseite ihres Trikots von Spaniens Kapitänin Paredes zu Boden, als sie versuchte, klar auf das Tor zuzulaufen.
Die französische Schiedsrichterin Stephanie Frappart winkte weiter und VAR hob die Entscheidung nicht auf.
Spanien hätte 18 Minuten vor Schluss beinahe ein Tor zurückgezogen, als ein tiefer Ball in den Strafraum geflogen war und Caldentey einen Volleyschuss aufs Tor schickte, der von Frohms glänzend überspielt wurde.