ב-13 במאי 1902 ערכה הקבוצה את משחקה הרשמי הראשון, במסגרת טורניר שנערך לכבוד טקס הכתרתו של המלך אלפוסנו ה-13 הקבוצה שיחקה נגד ברצלונה שהוקמה שלוש שנים קודם לכן. הניסיון עשה את ההבדל והקבוצה החדשה נוצחה 1–3 כשארתור ג'ונסון האנגלי כובש את השער הרשמי הראשון בתולדות המועדון.
התחלה - עשרים השנים הראשונות.
ב-1905 ירש קרלוס פאדרוס את אחיו בנשיאות המועדון. גביע המלך הספרדי היה הטורניר הקבוע היחיד באותו הזמן בספרד ולאחר שלוש עונות בלבד זכה בו המועדון לראשונה, הראשון מתוך ארבע זכיות רצופות. ב-1908 החליט הנשיא קרלוס פאדרוס לפרוש עקב ענייני פוליטיקה וממון. אדלופו מלנדס מונה כנשיא החדש והקים את קבוצת הנוער הראשונה של המועדון, אחד הילדים שהצטרף לקבוצת הנוער היה סנטיאגו ברנבאו שמשפחתו עברה באותו זמן מאלבסטה למדריד. המועדון היה ממייסדי התאחדות הכדורגל הספרדית ב-1909. ב-1912, לאחר מעברים רבים, מצא המועדון את ביתו במגרש Campo de O'Donnell, הנער סנטיאגו ברנבאו בן ה-17 עזר בצביעת הגדרות של האצטדיון החדש ובאותה השנה הצטרף לקבוצת הבוגרים של המועדון כחלוץ, ארבע שנים אחר כך כבר הפך לקפטן, ברנבאו כבש כ-200 שערים במהלך שנותיו כשחקן הקבוצה. ב-1916 במשחק גמר הגביע מול בילבאו ריאל הפסידה 0–4, ההנהלה הודתה בכישלונה ומלנדס פרש, במקומו מונה שחקן העבר פדרו פארגס. ב-1917 הקבוצה זכתה בגביע המלך החמישי בתולדותיה.
התבססות עד למלחמת האזרחים.
ביוני 1920, לאחר אימוץ הקבוצה בידי מלך ספרד, אלפונסו ה-13, צורף לשם המועדון התואר "ריאל" ("מלכותי") ומאז נקרא "Real Madrid FC". ב-1923 הקבוצה עברה לאצטדיון חדש ה-"Campo del Velodromo" אך כיוון שהוא היה מרוחק ממרכז העיר עברה הקבוצה כעבור שנה לאצטדיון אחר הצ'מרטין שהיה גדול ומרווח והכיל 20,000 מקומות ישיבה. ב-1927 אחרי הפרישה של הקפטן סנטיאגו ברנבאו הוא התמנה לחבר הנהלה. ב-1929, היה המועדון ממקימי הליגה הספרדית, והפסיד את האליפות הראשונה רק במחזור האחרון לאתלטיק בילבאו. ב-1930 בעידודו של ברנבאו הצטרף השוער ריקרדו זאמורה שהיה כוכב ברחבי ספרד לריאל, אליו הצטרפו צמד הבלמים של אלאבס סיריאקו ו-קינקוסס. ב-1931 הפכה ספרד לרפובליקה והתואר "ריאל" הפך לחסר משמעות באותו הזמן. שלוש שנים לאחר הקמת הליגה בעונת 1931/32 זכה המועדון באליפות הראשונה שהייתה ללא אף הפסד, בעונת 1932/33 הצטרף למדריד כוכבה הגדול של ברצלונה ז'וזפ סמיטייר, מדריד הצליחה להגן על תואר האליפות באותה עונה. בשנת 1932, הוקם מועדון הכדורסל ריאל מדריד, כמחלקה במועדון הכדורגל. בעונת 1933/34 זכתה מדריד בגביע הספרדי (שנקרא אז 'גביע הרפובליקה'). בעונת 1934/35 מדריד לא השיגה אף תואר אך זכור המשחק בו ניצחה 2–8 את מי שתהפוך ליריבתה הגדולה - ברצלונה. בעונת 1935/36 ניצחה מדריד בגמר הגביע מול ברצלונה 1–2 במשחק שזכור בגלל השוער זאמורה שסיפק הצלות גדולות במהלך המשחק. חודש לאחר מכן פרצה מלחמת האזרחים בספרד ומשחקי הכדורגל נפסקו עד לסיום המלחמה ב-1939.
השתקמות והנשיא סנטיאגו ברנבאו.
המלחמה הסתיימה ב-1939 ומדריד שהייתה המעוז הרפובליקני האחרון שנפל בידי הלאומנים בראשות פרנקו נפגעה קשות, הנשיא רפאל סאנצ'ס גוארה שהיה פוליטיקאי רפובליקני הוגלה לפריז ובהמשך היה בכיר בממשלה הגולה, סגן הנשיא גונסאלו אגירה והגזבר ואלרו ריברה נכלאו והוצאו להורג. אצטדיון הצ'מרטין נהרס כליל, יציעי העץ נלקחו לטובת ייצור דלק והמקום עצמו שימש כמחנה ריכוז לאסירי המשטר, המועדון נאלץ לבקש מהקבוצה ראיו ואיקאנו לאשר להשתמש במגרש שלהם בעונה החדשה, רק ארבעה שחקנים מהסגל של לפני המלחמה חזרו לשחק, סוטו, בונט, לסואה וקינקוסס. המועדון נאלץ להתחיל הכול מהתחלה. אדולפו מלנדס חזר לנשיאות ולקח על עצמו את מלאכת שיקום הקבוצה סנטיאגו ברנבאו אימן ומלנדס הביא שחקנים חדשים וניסה לבנות מחדש את הקבוצה, אך לא בהצלחה מרובה, הקבוצה דשדשה בתחתית ולא הצליחה להתרומם. הקבוצה המועדפת על המשטר הייתה אתלטיקו אוויאסיון (שאוחדה בהמשך ל'אתלטיקו מדריד') והיא גם זכתה בשתי האליפויות הראשונות, בשנת 1943 במסגרת משחק חצי גמר גביע החנרליסמו (גלגול של גביע המלך) מול ברצלונה ניצחה ריאל 1–11 ומחקה פיגור 0–3 מהמשחק הקודם, משחק זה מהווה ציון דרך משמעותי ביריבות בין הקבוצות.
חצי שנה לאחר מכן ב--15 בדצמבר 1943, מונה סנטיאגו ברנבאו לנשיא המועדון, תחת ניהולו הקבוצה השתקמה ממלחמת האזרחים הספרדית. ב-14 בדצמבר 1947 נחנך הצ'מרטין החדש במשחק מול בלננסש הפורטוגלית, האצטדיון החדש הכיל את מיטב השדרוגים והחידושים של אותה התקופה. ברנבאו הנחיל מדיניות כוללת של מועדון מקצועני עליה מתבססים עד היום קבוצות ברחבי העולם, הוא ארגן מחדש את כל מחלקות המועדון וגייס לכל אחת מהן צוות מקצועי וארגוני, תחת ניהולו הקים שחקן העבר מיגל מאלבו את מחלקת הנוער - ה'קאנטרה' כדי לפתח את שחקני הדור הבא של המועדון. במקביל הוא המשיך ופיתח את אסטרטגיית המועדון להחתמת שחקנים גדולים מספרד ומחוצה לה, הוא החתים אגדות חיות מאותו הזמן, מיגל מוניוז, הקטור ריאל, פרנססיקו חנטו ומעל כולם אלפרדו די סטפנו, בכך למעשה בנה את הקבוצה הבינלאומית הראשונה. ב-4 בינואר 1955 כהוקרת תודה על פועלו החליטו חברי המועדון לשנות את שם האצטדיון מצ'מרטין החדש לסנטיאגו ברנבאו.
ב-1955 היה ברנבאו מבכירי הוועדה שתכננה והקימה את גביע אירופה לאלופות (ליגת האלופות כיום), ביישום רעיונו של עורך הל'אקיפ, גבריאל האנוט. ריאל בראשות די סטפנו הגיעה לגמר הראשון מול ריימס הצרפתית לאחר שניצחה בקלות את כל יריבותיה, המשחק הסתיים בתוצאה 3–4 לריאל שזכתה בגביע אירופה הראשון. בעונה שאחר כך הצטרף לקבוצה רמון קופה, ובהמשך הגיע גם פרנץ פושקאש, ביחד הם הרכיבו את אחת הקבוצות הגדולות והחזקות בהיסטוריה שהכילה אגדות רבות וזכתה בתארים רבים. ריאל זכתה בגביע אירופה גם בארבע העונות שאחר כך ובכך השלימה חמש זכיות רצופות (שיא שלא נשבר עד היום) והוענקה לה הזכות לענוד את תג הכבוד של אופ"א, שמופיע על שרוול שמאל של הקבוצה במשחקיה באירופה. הקבוצה בנשיאותו של ברנבאו ובהנהגתו של די סטפנו זכתה גם בשמונה אליפויות ספרד ובגביע ספרדי אחד. בשנים שאחרי הזכייה בגביעי האלופות ריאל התמידה בעיקר במסגרת המקומית וזכתה בחמש אליפויות ליגה ברצף בין השנים 1960–1965 (שיא) כשבמקביל ברנבאו החל בבניית הקבוצה הבאה של המועדון ובקידום שחקנים צעירים חדשים. הקבוצה הגיעה לעוד שני גמרי גביע אירופה, בעונת 1961/62 הקבוצה זכתה בדאבל הספרדי (אליפות וגביע) ואף הגיעה לגמר גביע אירופה אך למרות שלושער של די סטפנו הפסידה 3–5 לבנפיקה, בעונת 1963/64 הקבוצה זכתה באליפות והגיעה שוב לגמר גביע אירופה אך שם הפסידה 1–3 לאינטר מילאנו. במהלך הזמן שאחרי עזבו חלק מהשחקנים המובילים וחילופי הדורות החלו, בשנת 1964 עזב ה'חץ' די סטפנו את המועדון אחרי שהפך למלך שערי הקבוצה עם 308 שערים, בשנת 1966 עזב פושקאש שגם הוא היה גורם מוביל בקבוצה.
הקבוצה החדשה שבנה ברנבאו ובשונה מהקבוצה הקודמת ומדרכו עד עתה התבססה על שחקנים ספרדיים ותוצרי מחלקת הנוער בלבד, קפטן העבר מיגל מוניוס היה המאמן, חנטו שהיה השריד האחרון מקבוצת הפאר שימש כקפטן ושחקנים כסאנצ'יס, זוקו, פירי, ולאסקז, אמנסיו אמארו, וראמון מורנו גרוסו הצטרפו. הקבוצה החדשה אמנם לא הלהיבה כקודמתה אך הייתה קשה להכנעה, באותו עשור זכתה ריאל בשמונה אליפויות ליגה. בעונת 1965/66 הגיעה הקבוצה לגמר גביע אירופה, יומיים לפני כן הצטלמו ארבעה משחקניה לשער עיתון ה'מארקה' כשהם לבושים בסגנון להקת החיפושיות שפרחה באותם ימים, מאז דבק בשחקני הקבוצה הכינוי "יה יה" שנבע מפזמון השיר הידוע של החיפושיות "She Loves You", יה יה היה גם הכינוי בשנות השישים לצעירים בספרד. הקבוצה גברה בגמר 1–2 על פרטיזן בלגרד וזכתה בגביע אירופה השישי בתולדותיה.