David de Gea cresce nelle giovanili dell'Atlético Madrid, giocando dal 2007 al 2009 nella squadra B. Il 30 settembre 2009 esordisce in Champions League nella partita persa dall'Atlético per 2-0 in casa del Porto. Diventa portiere titolare dopo la metà della stagione 2009-2010, prendendo il posto di Sergio Asenjo. Gioca da titolare, risultando decisivo, nella vittoriosa finale di Europa League 2009-2010 di Amburgo. Nella Supercoppa UEFA 2010 contro l'Inter para un rigore a Diego Milito, sul punteggio di 2-0 per l'Atletico.