El brasileño fue inscrito como miembro de la primera plantilla para la temporada 2019-20, de nuevo con Zinedine Zidane como entrenador. El 1 de marzo de 2020, anotó su primer gol en un «Clásico» frente al Fútbol Club Barcelona al abrir el marcador en la victoria por 2-0, y se convirtió en el jugador más joven en hacerlo en el siglo con 19 años y 233 días superando el anterior registro de Lionel Messi. Finalmente el Real Madrid con un Vinícius fundamental en el último tramo de la temporada, fue campeón de Liga 2019-20, torneo que se vio afectado, al igual que todos los ámbitos de la vida cotidiana, por un brote del coronavirus tipo 2 del síndrome respiratorio agudo grave, una pandemia global vírica que llegó a Europa desde Asia, provocando contagios, fallecimientos y retroceso económico. Esto obligó a la cancelación de las competiciones por parte de la UEFA, la RFEF y la La Liga, y no se reanudaron hasta meses después tras una mejoría después de un confinamiento de la población para frenar los contagios. El gobierno decretó así que las competiciones pudieran retomar su actividad sin público en las gradas, por lo que los encuentros se disputaron en el Estadio Alfredo Di Stefano, estadio del equipo filial en la Ciudad Real Madrid, con el objetivo de avanzar las obras de remodelación en el Estadio Santiago Bernabéu.