Logo após a pré-temporada, Vinícius voltou a ser convocado por Tite para os amistosos contra Peru e Colômbia. Marcou seu primeiro gol pelo Real Madrid na temporada 2019–20 em um jogo contra o Osasuna, pela 6ª rodada do Campeonato Espanhol. Aos 35 do primeiro tempo, ele recebeu de Toni Kroos e mandou no ângulo para abrir o placar. O Real venceu por 2 a 0, com o brasileiro Rodrygo marcando o segundo.