3 июля 2019 года перешёл в испанский клуб «Атлетико Мадрид», который заплатит за его переход 126 млн евро. Из этой суммы «Атлетико» заплатил 30 млн евро единовременно, а оставшуюся сумму внесёт позднее несколькими платежами. В новом клубе Феликс выбрал 7 номер, освободившийся после ухода Антуана Гризманна в Барселону. 1 сентября 2019 года в матче третьего тура Ла Лиги забил свой первый гол за «Атлетико» в матче против «Эйбара». 27 ноября стал обладателем премии Golden Boy 2019, обойдя в голосовании Джейдона Санчо и Кая Хавертца.