Jabarkan Dinamo Zagreb dari Mateo Kovačić

Gelandang muda mulai berlatih dengan skuad senior klub di bawah manajer Vahid Halilhodzic, empat bulan kemudian, pada tanggal 6 Oktober 2010, tetapi terus muncul untuk klub dalam pertandingan liga akademi selama bulan Oktober. Kemudian bulan itu, dilaporkan oleh harian olahraga lokal, Sportske Novosti, pemandu bakat utama Arsenal, Steve Rowley, telah tiba di Zagreb untuk menyaksikan dia tampil dalam pertandingan melawan U17 Cibalia dan NK Zagreb.

Kovacic akhirnya memiliki debut liga profesional di 2010-11 Prva HNL pertandingan tandang melawan Hrvatski Dragovoljac pada 20 November 2010, di mana ia mencetak gol keempat Dinamo dalam kemenangan 6-0 mereka. Hal ini menjadikan pencetak gol termuda dalam sejarah dari liga, pada usia 16 tahun dan 198 hari, memecahkan rekor yang hanya seminggu sebelumnya oleh Dino Spehar yang telah mencetak gol untuk NK Osijek pada usia 16 tahun dan 278 hari pada 13 November 2010.

Pada musim pertama senior dengan Dinamo Zagreb ia berhasil tampil dalam 7 pertandingan, memberikan kontribusi dalam memenangkan gelar juara liga.

Pada musim 2011/12, Kovacic cepat membuktikan dirinya sebagai pemain yang layak. Di awal musim ia membantu tim mencapai babak penyisihan grup Liga Champions, untuk pertama kalinya dalam 12 tahun. Di usia 17 tahun, ia muncul dalam lineup awal Dinamo pertandingan grup pertama Zagreb melawan Real Madrid. Selama pertandingan liga melawan NK Lucko. Ia menjadi pemain termuda yang mengenakan ban kapten kapten dalam sejarah Dinamo Zagreb, mengambil kapten dari Leandro Cufré.

Pada musim 2012/13, Kovacic bermain di semua pertandingan Dinamo Zagreb `s babak penyisihan grup Liga Champions, melawan FC Porto, Paris Saint-Germain FC dan Dynamo Kyiv. Pada Oktober 2012 ia dinominasikan untuk Golden Boy, sebuah penghargaan yang diberikan oleh para wartawan olahraga untuk pemain muda dari Eropa yang dianggap telah menjadi yang paling mengesankan selama satu musim.