Jabarkan Real Madrid CF dari Roberto Carlos

Musim panas 1996, Los Blancos resmi memboyongnya ke Santiago Bernabeu. Kariernya langsung melesat bersama El Real. Dia menjadi bek kiri Real Madrid yang sulit dicari tandingannya hingga kini. Di Real, Carlos bermain untuk 11 musim dan mengumpulkan 47 gol di 370 pertandingan liga. Total ia bermain di Real Madrid dalam 584 pertandingan dan mencetak 71 gol di semua level kompetisi, suatu penghitungan mengesankan mengingat fakta bahwa dia bermain sebagai bek kiri.

Dia memberi assist pada Zinedine Zidane sehinggal tercipta gol kemenangan Real Madrid difinal. Los Blancos menang 2-1 atas Bayer Leverkusen dan mengantarkan Los Blancos sebagai juara Liga Champion 2001-2002. Secara konsisten memperlihatkan standar tinggi dan dinamis dalam bermain, Carlos terpilih dalam UEFA Team of the Year 2002 dan 2003.

Tanggal 2 Agustus 2005, Dia resmi memiliki dua kewarganegaraan Brazil dan Spanyol. Hal ini membuktikan pentingnya Carlos bagi Real Madrid, artinya kini dia terhitung sebagai pemain Uni Eropa. Januari 2006, ia mencetak rekor di Real Madrid sebagai pemain non Spanyol yang paling banyak bermain bagi klup tersebut dengan 330 pertandingan. Carlos memecahkan rekor sebelumnya yang dipegang Alfredo Di Stefano dengan 329 pertandingan.