Setelah kembali dari pinjaman, Valverde membuat terkesan manajer baru Julen Lopetegui selama pra-musim 2018–19 dan secara definitif ditugaskan ke tim utama. Pada tanggal 23 Oktober 2018, Valverde melakukan debut resminya di Real Madrid di fase Grup Liga Champions UEFA melawan Viktoria Plzeň di Bernabéu pada usia 20 tahun. Dia membuat 25 penampilan dan memenangkan Piala Dunia Klub FIFA di musim pertamanya dengan tim pertama.