El 24 de maig de 2018, Rodri va retornar a l"'Atleti" després que el club arribés a un acord amb el Vila-real pel seu traspàs. Va signar un contracte de cinc anys amb els madrilenys, a canvi de 20 milions d'euros més 5 milions en variables. Va debutar el 15 d'agost en partit de la Supercopa d'Europa a Tallinn, tot jugant els primers 71 minuts en un partit que acabà en victòria per 4–2 a la pròrroga contra el Reial Madrid.