Tras el descenso del club colchonero a Segunda División, Solari es contratado por su rival capitalino, el Real Madrid, club en el que militaba su primo, Fernando Redondo. En toda su etapa como madridista, que coincidió con el «Madrid de los Galácticos», fue uno de los jugadores habituales en las alineaciones o entrando desde el banquillo. En su segundo año, la temporada del centenario del club 2001-02, fue titular en la final de Liga de Campeones disputada en Glasgow, en la que Solari inició por banda izquierda, junto con Roberto Carlos, la jugada del gol de volea de Zidane que puso el definitivo 2-1 en el marcador, lográndose la «Novena» Copa de Europa para el club.