Jabarkan Real Madrid dari Eduardo Camavinga

Pada 31 Agustus 2021, Real Madrid mengumumkan penandatanganan kontrak Camavinga hingga 30 Juni 2027. Dia membuat debutnya dalam kemenangan 5–2 atas Celta Vigo pada 12 September 2021, di mana dia mencetak gol segera setelah masuk sebagai pemain pengganti. Tiga hari kemudian, pada 15 September 2021, dia membuat debut Liga Champions-nya untuk Real Madrid, masuk sebagai pengganti untuk Luka Modrić di menit ke-80 dan membantu Rodrygo mencetak gol kemenangan melawan Inter Milan.

Pada 5 Maret 2022, selama pertandingan liga melawan Real Sociedad, Camavinga mencetak gol yang mengubah jalannya pertandingan. Lima menit sebelum babak pertama berakhir, dia melepaskan tembakan kuat dari jarak 25 meter dengan kaki kirinya yang memantul dari tiang dan masuk ke dalam gawang, membantu menyamakan skor dalam pertandingan yang pada akhirnya Los Blancos menangkan dengan skor 4-1 di kandang sendiri.

Pada 28 Mei 2022, Camavinga tampil sebagai pemain pengganti di menit ke-85 pada Final Liga Champions UEFA 2022, membantu Real Madrid menang 1–0 atas Liverpool dan meraih gelar Liga Champions UEFA 2021–2022 bersama timnya.

Pada 9 Mei 2023, dia memberikan assist kepada Vinícius Júnior untuk memimpin dalam pertandingan seri 1-1 melawan Manchester City di babak semi-final pertama Liga Champions di Santiago Bernabéu Stadium, menjadi pemain termuda di semi-final kompetisi ini yang melakukannya, berusia 20 tahun dan 180 hari.