I august 2011 ble Turan solgt til den spanske klubben Atlético Madrid for 12 millioner Euro, pluss bonuser, noe som gjorde ham til den dyreste tyrkiske fotballspilleren gjennom tidene. I Atlético Madrid hadde han først drakt nummer 11, og fra 2012/13-sesongen spilte han med det prestisjefulle nummer 10 på ryggen. Med Atlético Madrid vant Turan La Liga i 2013/14-sesongen.