2012 թվականի օգոստոսի 27-ին Մադրիդի Ռեալը հրապարակեց, որ Մոդրիչի հետ կնքել է հինգամյա պայմանագիր և տրանսֆերային արժեքը կազմել է 33 միլիոն եվրո։ Արդեն երկու օր անց նա անցկացրեց իր առաջին պաշտոնական խաղը Բարսելոնայի դեմ՝ Իսպանիայի սուպերգավաթի շրջանակներում՝ փոխարինելով Մեսութ Օզիլին 83-րդ րոպեին։ Նա հաղթեց իր առաջին տիտղոսը պայմանագիր կնքելուց 36 ժամ հետո։ Քանի որ նա Ռեալ Մադրիդի հետ բաց էր թողել մինչմրցաշրջանային պատրաստությունը, Ժոզե Մոուրինյոն սկզբնական շրջանում նրան չէր վստահում մեկնարակային կազմում, այլ խոփարինում էր փորձառու Սամի Խեդիրային, Մեսութ Օզիլին կամ Չավի Ալոնսոյին։ Նա իր առաջին գոլը խփեց Լա Լիգայի շրջանակներում, երբ թիմ 4-0 հաշվով կոտրեց Ռեալ Սառագոսայի դիմակայությունը։ 2013 թվականի, մարտի 2-ին՝ Բարսելոնայի դեմ խաղում, Մոդրիչի ակյունայինից ճիշտ փոխանցման շնորհիվ Սերխիո Ռամոսը խփեց թիմի հաղթական գոլը։