אף על פי שהקבוצה המשיכה לפגר במקצת בליגה, אותה סיימה לבסוף במקום ה-9, היא הצליחה לסיים במקום ה-3 בשלב הבתים של ליגת האלופות והעפילה לשלב 32 האחרונות של הליגה האירופית. לאחר ניצחונות על גלאטסראיי, ספורטינג ליסבון, ולנסיה וליברפול, העפילה למשחק הגמר אשר נערך בהמבורג ארנה. אתלטיקו ניצחה בתוצאה 1–2 את פולהאם, מצמד של דייגו פורלאן שכבש את שער הניצחון בדקה ה-116 במסגרת הארכה, וזכתה בגביע ובתואר אירופי ראשון מאז עונת 1961/1962. בנוסף, הגיעה אתלטיקו לגמר גביע המלך, בו התמודדה נגד סביליה אך הפסידה 0–2 במשחק שנערך בקאמפ נואו. בזכות הזכייה בגביע אופ"א, העפילה אתלטיקו למשחק הסופר קאפ האירופי ב-2010 וניצחה 0–2 את אינטר מילאנו, זוכת ליגת האלופות.
גם בעונת התקשתה הקבוצה להגיע לצמרת הליגה. כמו כן, הודחה הקבוצה מגביע המלך בשלב רבע הגמר והודחה משלב הבתים של הליגה האירופית לאחר שסיימה במקום ה-3 את שלב הבתים. חוסר ההצלחה הוביל לעזיבתו של פלורס עוד לפני סיום העונה. במקום פלורס מונה המאמן גרגוריו מנסאנו, שהוביל את הקבוצה למקום ה-7 בליגה שהעניק כרטיס למוקדמות הליגה אירופית. מנסאנו עצמו הוחלף בדייגו סימאונה בחודש דצמבר 2011, בעקבות פתיחת עונה חלשה של הקבוצה.
לקראת עונת הוחתם בקבוצה רדאמל פלקאו הקולומביאני, שנרכש מפורטו תמורת 40 מיליון אירו, הסכום הגבוה ביותר ששילמה אתלטיקו עבור שחקן כלשהו. סימאונה הוביל את הקבוצה לזכייה נוספת בליגה האירופית, שמו החדש של גביע אופ"א, לאחר ניצחון 0–3 על אתלטיק בילבאו במשחק הגמר, בו פלקאו הבקיע צמד. שוב, בזכות הזכייה בליגה האירופית, העפילה אתלטיקו לסופר קאפ האירופי, וניצחה 1–4 את צ'לסי. במשחק זה כבש פלקאו שלושער.
בעונת ניצחה אתלטיקו את ריאל מדריד 1–2 בגמר גביע המלך. היה זה הניצחון הראשון של אתלטיקו על ריאל מזה 14 שנים. עונה זו הייתה אחת העונות המוצלחות של אתלטיקו, לאחר שסיימה במקום ה-3 בליגה והבטיחה את מקומה בשלב הבתים של ליגת האלופות. באותה עונה, בליגה האירופית, סיימה הקבוצה את שלב הבתים במקום השני, שהקנה לה כרטיס לשלב 32 האחרונות בו הודחה על ידי רובין קאזאן.
בעונת גברה הקבוצה על ריאל מדריד וברצלונה שנחשבו לעדיפות, וזכתה באליפות העשירית בתולדותיה, ולראשונה מזה 18 שנים. בעונה זו העפילה הקבוצה גם לגמר ליגת האלופות, לאחר שגברה על מילאן בשמינית הגמר, ברצלונה ברבע הגמר ועל צ'לסי בחצי הגמר, אך הפסידה בגמר ליריבתה העירונית, ריאל, בתוצאה 1–4 לאחר הארכה.
לאחר ההצלחה חסרת התקדים בעונה זו, שינה סגל הקבוצה את פניו: שחקנים מוכרים שהובילו את הקבוצה עזבו, דוגמת דייגו קוסטה, טיבו קורטואה, פיליפה לואיס ודויד וייה, ומנגד רכשה הקבוצה שחקנים בסכומים גבוהים, כגון אנטואן גריזמן ב-30 מיליון אירו, מריו מנדז'וקיץ' ב-22 מיליון אירו, יאן אובלק ב-16 מיליון אירו (השוער היקר ביותר בתולדות הלה ליגה) ועוד. בכך, הפך קיץ 2014 לקיץ בו הוציאה אתלטיקו את הסכומים הגבוהים ביותר על רכישת שחקנים אי פעם.
את עונת פתחה עם זכייה בסופר קאפ הספרדי בפעם הראשונה מזה 29 שנה, ובפעם השנייה בסך הכול, כאשר גברה על היריבה העירונית ריאל מדריד, בתוצאה 1–2 סיכום שני המשחקים (1-1 בחוץ, 1-0 בבית).
בעונת 2015/2016 סיימה אתלטיקו מדריד במקום השלישי בלה-ליגה. הגיעה לגמר ליגת האלופות בפעם השלישית בהיסטוריה, שם פגשה את ריאל מדריד, כמו לפני שנתיים. אתלטיקו מדריד הפסידה לריאל מדריד בפנדלים וסיימה סגנית.
בעונת 2016/2017 סיימה במקום השלישי בלה-ליגה, והודחה בחצי גמר ליגת האלופות על ידי ריאל מדריד בתוצאה של 2–4 בסיכום שני המשחקים.
בעונת 2017/2018 סיימה במקום השני בלה ליגה, הודחה מליגת האלופות בשלב הבתים משם הגיעה אל הליגה האירופית בה היא זכתה לאחר ניצחון של 0–3 במשחק הגמר על אולימפיק מרסיי הצרפתית, ורשמה זכייה שלישית במפעל, שנייה בעידן דייגו סימאונה. לאחר מכן זכתה בסופר קאפ האירופי כאשר ניצחה את ריאל מדריד בתוצאה 2–4.
לקראת 2020/2021 צירפה הקבוצה את לואיס סוארס מברצלונה, לאורך רוב העונה אתלטיקו הובילה את הטבלה, ובמחזור הסיום ניצחה את ריאל ויאדוליד וזכתה באליפות.
בעונת 2021/2022 בליגת האלופות הגיעה הקבוצה עד לשלב רבע הגמר שם הודחה על ידי מנצ'סטר סיטי בתוצאה 0–1 בסיכום שני המשחקים. את עונת 2021/2022 בלה ליגה סיימה הקבוצה במקום השלישי.
האצטדיון.
המועדון שיחק את משחקי הבית שלו באצטדיון ויסנטה קלדרון שבדרום העיר מדריד עד שנת 2017. לפני כן, במקור, המועדון שיחק בקמפו דה אודונל עד 1923. לאחר השלמת האצטדיון מטרופוליטנו דה מדריד בשנת 1923, המועדון עבר לשחק שם עד שנת 1966, שאז בנייתו של הוויסנטה קלדרון הסתיימה.
האצטדיון הביתי של המועדון החל משנת 2017 הוא אצטדיון ונדה מטרופוליטנו, אשר במסגרת שיפוץ רחב הוסב מאצטדיון אולימפי לאצטדיון כדורגל בלבד. במסגרת השיפוץ, הורחבה הקיבולת של האצטדיון מ-20,000 מקומות ישיבה (כשהיה אצטדיון אולימפי) ל-68,456. במקור, האצטדיון היה בבעלות עיריית מדריד, שרצתה לארח את אולימפיאדת 2016, אך משום שהעיר ריו דה ז'ניירו נבחרה לארח את האולימפיאדה, הוחלט כי האצטדיון יועבר לבעלות אתלטיקו מדריד כבר בשנת 2011, ושהיא זו שתישא בעלויות ההרחבה. הוויסנטה קלדרון ייהרס, ויוחלף על ידי פארק מים על גדות נהר המנסנרס במדריד.
ההחלטה לעזוב את ויסנטה קלדרון לאחר שנים כה רבות בהן הוא שימש כאצטדיונה של הקבוצה, עוררה זעם בקרבם של חלק מאוהדי אתלטיקו, שדרשו להרחיב את האצטדיון הקיים ולא להחליפו לגמרי.
מגרשים ואצטדיונים לשעבר.
הוונדה מטרופוליטנו הוא האצטדיון החמישי במספר שמשמש את אתלטיקו מדריד. לפניו היו:
המנון.
בשנת 1920 נכתב השיר המוכר הראשון על אתלטיקו מדריד, שהיה בשימוש על ידי אוהדי הקבוצה באותם זמנים. בשנת 1947 נכתב שיר נוסף, הפעם לכבוד השתחררות הקבוצה מהשם "אוויאסיון" שציווה על הקבוצה פרנסיסקו פרנקו להשתמש בו.
ההמנון הרשמי של אתלטיקו מדריד נכתב בשנת 1974, על ידי צמד המוזיקאים אוהדי הקבוצה, חוסה אגילר גרנדוס ואנחל גרנדוס גרסיה. ההמנון נקרא "Himno del Metropolitano" ("ההמנון של המטרופוליטנו").
לרגל חגיגות המאה של המועדון, בשנת 2003, הזמר חואקין סבינה, אוהד מוכר של אתלטיקו, חיבר שיר בשם "Motivos de un Sentimiento" ("סיבות של תחושה"), שמאז נחשב כ"המנון המאה", יחד עם ההמנון המקורי משנת 1974. את הלחן לשירו של סבינה כתב פאצ'ו וארונה. סבינה אף הקליט את השיר, כאשר בשיר יש מושמעים קולות רקע של קהל אוהדי אתלטיקו מדריד.
סמל.
במשך ההיסטוריה היו לאתלטיקו מדריד סמלים רבים שהתחלפו עם השנים. צורתו של הסמל שמשמש את הקבוצה עד כה נבחרה בשנת 1947, ומאז לא נעשו בו שינויים משמעותיים. בסמל הנוכחי, בצד השמאלי העליון, נמצא סמל העיר מדריד, כאשר שאר הסמל הוא צבעי הקבוצה. הסמל ממוסגר בצבע צהוב-זהוב. מאפייני הסמל הם:
ההיסטוריה של הסמל.
מאז הקמתה של אתלטיקו מדריד ב-1903, הוחלף סמל הקבוצה מספר פעמים:
מדי הקבוצה.
בשנותיו הראשונות של המועדון, מדי הקבוצה היו בצבע כחול-לבן בדומה למדיה של אתלטיק בילבאו דאז. בשנת 1904 הצטרפו אליהם חברים, שפרשו מריאל מדריד. ב-1911 שינתה הקבוצה את מדיה לצבעים הנוכחיים, אדומים-לבנים. המדים באותה תקופה יוצרו ממזרנים ישנים. רבים מאמינים כי הסיבה לשנות את צבע המדים, היא כלכלית: באותה תקופה, המזרנים הישנים היו בצבע אדום-לבן, והיה הכי פשוט להשתמש בבדים הישנים של המזרנים להכנת המדים. תגלית זו חסכה למועדון הוצאות רבות, וממנה הגיע הכינוי Los Colchoneros (יצרני המזרנים). לאחר מספר שנים, גם אתלטיקו מדריד וגם אתלטיק בילבאו רכשו מדים כחולים-לבנים מקבוצת בלקברן רוברס האנגלית. חואניטו אלורדיי, שחקן הקבוצה וחבר במועצת המנהלים של אתלטיקו, נשלח לאנגליה כדי לרכוש מדים מבלקברן, אך לאחר שלא מצא מדים אלו, קנה מדים של קבוצת סנדרלנד, אדומים-לבנים, במקום. אתלטיקו מדריד החליטה לאמץ את החולצה האדומה-לבנה, אך השאירו את המכנסיים הכחולים. מאז, דבק במועדון הכינוי Los Rojiblancos (האדומים-לבנים).
ברוב העונות של אתלטיקו, מאז החלו להשתמש בצבעים אדום-לבן, צבע המכנסיים במדי הבית של הקבוצה היו בדרך כלל כחולים, אך צבע הגרביים השתנה בין כחול, אדום ושחור.
נותני החסות.
החל משנת 2001, יצרנית מדי הקבוצה היא חברת נייקי, אשר החלה לעבוד עם הקבוצה במטרה לספק תחרות לחברת אדידס, המייצרת את המדים עבור ריאל מדריד. הספונסרית הראשית של הקבוצה היא חברת Plus500 הישראלית, אשר הלוגו שלה מופיע על קדמת החולצה. הלוגו של חברת קיוסרה היפנית מופיע על גב החולצה, תחת מספר השחקן. הלוגו של AXN, שנמצאת בבעלות חברת סרטי סוני, נמצא על גב המכנסיים. בנוסף, בחזית המכנסיים מופיע הלוגו של חברת ההימורים הפינית PAF. בעבר, חברת סרטי קולומביה הייתה הספונסרית הראשית של הקבוצה. החברה שינתה לא פעם את הלוגו שלה שהופיע על החולצה, ובמקרה אחד אף שינתה באופן גמור את מדי החוץ של הקבוצה, על ידי עיצוב החולצה כך שתדמה לקורי עכביש, בזמן שהסרט ספיידרמן 2 היה משודר בקולנוע. בנוסף החברה שינתה את מדי הקבוצה לעיצובים המתאימים לסרטים אחרים שהיא הוציאה בשנים שהייתה ספונסרית הקבוצה (2003–2005). בין הסרטים, בנוסף לספיידרמן 2, היו: ימ"מ יחידת פריצה, סיפורי דגים והיצ'. בין שנים אלו, לא נמכרו מדי החוץ של אתלטיקו בחנויות של חברת נייקי, בשל השינויים התכופים שנעשו בהם.
ביולי 2014 נייקי ואתלטיקו מדריד האריכו את חוזה החסות שביניהן עד לשנת 2026.
אתלטיקו מדריד ב'.