La Liga'da, 28 Ağustos 2011 tarihinde oynanan ve 0-0 biten Osasuna maçının 61. dakikasında Eduardo Salvio'nun yerine oyuna dahil oldu ve Atlético Madrid forması ile ilk maçına çıktı. Bu takımdaki ilk resmî golünü ise bir Avrupa kupası maçında attı. 30 Kasım 2011 tarihinde, Avrupa Ligi'nde Celtic ile oynanan karşılaşmanın 30. dakikasında, maçtaki tek golü atarak takımına 3 puanı kazandıran isim oldu. 11 Aralık 2011 tarihinde, ligde oynanan ve 4-2 kaybedilen Espanyol karşılaşmasında, Atlético formasıyla La Liga'daki ilk golünü attı. 15 Aralık 2011 tarihinde, Avrupa Ligi'nde 3-1 galibiyetle sonuçlanan Stade Rennais maçında takımının son golünü attı. Atlético yönetimi, 8 Aralık 2011 tarihinde 2-1 kaybedilen Albacete Balompié maçının ardından, teknik direktör Gregorio Manzano'nun görevine son verdi ve yerine Arjantinli Diego Simeone'yi getirdi. 22 Nisan 2012 tarihinde, 3-1 kazanılan Espanyol karşılaşmasında 2 gol attı. Bu gol, bu sezon attığı son resmî gol oldu. Ligde attığı toplam 3 golün tamamını Espanyol ile yapılan iki maçta kaydetti. 9 Mayıs 2012 tarihinde, takımının 3-0 kazanarak şampiyon olduğu 2012 UEFA Avrupa Ligi Finali'nde 90 dakika forma giydi. Maçta Radamel Falcao'nun attığı 2. golün pasını verdi. Böylelikle kariyerinde ilk defa bir Avrupa kupası finalinde forma giyerek şampiyonluk sevinci yaşadı. Turan, Atlético ile yaşadığı bu şampiyonlukla birlikte, Türkiye dışından bir kulüple Avrupa Ligi şampiyonluğu yaşayan ikinci Türk futbolcu oldu. Atlético, ligi Avrupa Ligi'ne katılma hakkı elde edecek bir pozisyonda tamamladığı için, Turan'ın transferinde yapılan sözleşme gereği, Galatasaray'a fazladan €500.000 daha ödeme yaptı.