2011 року уклав контракт з клубом «Атлетіко», у складі якого провів наступні чотири роки своєї кар'єри гравця. У першому ж сезоні клуб виграв Лігу Європи, а в матчі за Суперкубок УЄФА Міранда забив один із голів у ворота «Челсі» (4:1) і допоміг «матрацникам» виграти другий євротрофей за рік. У сезоні 2012/13 Міранда виграв з клубом Кубок Іспанії, а наступного року став чемпіоном країни. А останнім трофеєм для бразильця у складі мадридського клубу став Суперкубок Іспанії 2014 року.