ジエゴ・ダ・シウヴァ・コスタ
2010年6月、買戻しオプションを行使されて、移籍金100万ユーロでアトレティコ・マドリードに復帰した。2010年8月30日、スポルティング・ヒホン戦 (4-0) でラ・リーガデビューし、当初はセルヒオ・アグエロとディエゴ・フォルランの控えだったが、9月26日のレアル・サラゴサ戦 (1-0) ではアグエロの負傷欠場のために先発出場の機会を得ると、ホームの観客の前で決勝点となる移籍後初得点を挙げ、その試合からリーグ戦3試合連続得点を記録した。キケ・サンチェス・フローレス監督は調子の上がらないフォルランを控えに降格させ、ジエゴ・コスタの出場機会が増加した。2011年4月3日、CAオサスナ戦 (3-2) ではチームの全得点となるハットトリックを達成した。2011年7月下旬、プレシーズン中に膝に重傷を負い、2011-12シーズンの大半を欠場することになった。
2012年1月、ラージョ・バジェカーノに6月までの期限付き移籍した。移籍後最初の3試合で4得点を記録し、2月20日、レバンテ戦では2得点を記録した。最終的に16試合に出場し、10得点を記録した。
2012–13シーズン、アトレティコに復帰し、コパ・デル・レイではヘタフェ戦 (3-0) で2得点を記録し、レアル・ベティス戦でも得点を記録し、準決勝進出に貢献した。
準決勝第1戦のセビージャ(2-1) 戦では2本のPKで得点を記録、第2戦では自身の得点に加え、ラダメル・ファルカオの得点をアシストした。決勝戦のレアル・マドリード戦では同点ゴールを記録し、チームの優勝に貢献した。コパ・デル・レイで8得点を記録し、クリスティアーノ・ロナウドを抑えて得点王を獲得した。
2013–14シーズン、リーグ戦初戦のセビージャ戦で2得点を記録し、レアル・マドリードとのマドリードダービーでは唯一の得点を記録し勝利に貢献した。2013年10月22日、チャンピオンズリーグのアウストリア・ウィーン戦でチャンピオンズリーグデビューし、2得点を記録した。2月19日、ACミラン戦1stレグでガビのコーナーキックから得点。2ndレグでも2得点し、17年ぶりに準々決勝に導いた。
2014年4月30日、チャンピオンズリーグ準決勝2ndレグチェルシー (3-1) 戦ではPKから得点し、1974年以来の決勝進出を果たした。リーグ戦では27得点を記録し、 クリスティアーノ・ロナウド、リオネル・メッシに次ぐ得点ランク3位に入った。また1996年以来、18年ぶりにリーグ優勝を達成した。