Pada 8 Agustus 2018, Real Madrid mengumumkan bahwa mereka telah menandatangani Courtois dengan kontrak enam tahun. Dia melakukan debut untuk Madrid pada 1 September 2018.
Hingga pertandingan final Liga Champions musim 2021-2022 ini akhirnya Thibaut Courtois terpilih menjadi man of the match.***