בחודש יולי חתם באתלטיק בילבאו. הוא ערך את הופעת הבכורה שלו במועדון ב-6 באוגוסט 2009 בניצחון 1–2 נגד יאנג בויז ברן במסגרת מוקדמות הליגה האירופית. את העונה סיים עם 3 שערים ב-29 הופעות בכל המסגרות ועוד הופעה בקבוצת המילואים של המועדון. בעונת הפך לשחקן הרכב פותח במועדון. ב-17 בדצמבר 2011 נפגע דה מרקוס באשכיו דבר אשר דרש טיפול של 25 תפרים. הוא התאושש וחזר להרכב, כולל בגמר הליגה האירופית 2012 שם הפסידה קבוצתו 0–3 לאתלטיקו מדריד.