Etter å ha vert utlånt startet Valverde oppkjøringen til sesongen 2018/2019 med Real Madrid. Valverde imponerte den nye treneren Julen Lopetegui og var etter det å finne på benken samt i startelveren ut sesongen. Etter en godkjent sesong med Real Madrid fikk Valverde sitt store gjennombrudd høsten 2019. Hans hurtighet, defensive og offensive kvaliteter på midtbanen førte til at han spilte mange kamper fra start og ble sett på som en av de viktigste spillerne til Real Madrid. Hans første La Liga mål kom den 9. november 2019 i en 4–0 seier mot SD Eibar.