24. května 2018 se Rodri vrátil do Atlética poté, co klub dosáhl dohody s Villarrealem o jeho přestupu, za poplatek ve výši okolo 20 milionů euro. S madridským týmem podepsal pětiletou smlouvu. Debutoval 15. srpna v Superpoháru UEFA 2018 v Tallinnu, když odehrál prvních 71 minut výhry 4:2 v prodloužení nad městskými rivaly Realem Madrid.