U početku su i u jednom i u drugom klubu dresovi bili drugačije boje nego danas. Majica je bila s jednom plavom i jednom bijelom crtom, dok im je donji dio bio potpuno plav. Bilo je to zato što su momci iz Bilbaa kupovali dresove za oba kluba u Engleskoj i to u Blackburn Roversima. Dugo su vremena igrali u plavo-bijelim dresovima, sve do 1911. godine, dok se predstavnik Athletic Bilbaa nije uputio na novo putovanje brodom prema Engleskoj te se s tog puta vratio s dresovima Southamptona (majica s crveno-bijelim crtama i crnim donjim dijelom), jer nije mogao pronaći opremu Blackburn Roversa. Athletic Bilbao prihvaća nove dresove kao službene, dok Madriđani uzimaju crveno bijelu majicu, a ostavljaju plavim svoj donji dio.
Odvajanje i spajanje
Godine 1921. madridski se Athletic sasvim odvojio od Atletica iz Bilbaa, a 13. svibnja1923. godine klub je otvorio svoj prvi stadion, Metropolitano, odigravši utakmicu protiv Real Sociedada. Svoj prvi nastup u prvoj ligi odigrao je 10. veljače u Lehoni (španj. Leona) protiv momčadi koja se zvala Arenas de Guecho. Zbog teške ekonomske krize, klub se 1939. spaja s Aviación Nacional, ekipom zračnih snaga španjolske vojske. Nakon fuzije klub dobiva ime Athletic Aviación de Madrid, a 1941. mijenja ime iz Athletic u Atlético, jer je Francisco Franco zabranio uporabu stranih imena. Današnje ime, Atlético de Madrid, klub nosi od 1947. godine.
Klupski uspjesi
Prvu ligu klub osvaja u sezonama 1939./40., 1940./41., 1949./50. i 1950./51. 1962. godine osvaja Kup pobjednika kupova, pobjedom u finalu nad Fiorentinom. Dana 17. ožujka1964. na čelo kluba dolazi legendarni Vicente Calderón, koji mijenja dotadašnjeg predsjednika Javiera Barrosa. Ostat će zapamćen kao najuspješniji predsjednik Atletica, jer u 21 godinu s njim na čelu klub osvaja devet titula: četiri lige, četiri kupa i jedan Interkontinentalni kup kojeg su osvojili 1974. godine. Tadašnji osvajač Kupa prvakaBayern München, odbio je odigrati utakmicu protiv južnoameričkog predstavnika, argentinskog kluba Club Atlético Independiente Avellaneda te je, kao poražena u europskom finalu, uskočila ekipa Atlético Madrida i osvojila Interkontinentalni kup.
Najvećim uspjehom u suvremenijoj povijesti smatra se dupla kruna1996. godine.
Klub je dosad promijenio četiri stadiona. Prvo igralište na kojem su se igrale službene utakmice nalazilo se u madridskoj ulici koja se danas zove, po znanstveniku i književniku, Menèndez Pelayo, pored Retiro parka. Godine 1913., kad se klub već osamostalio od starijeg brata iz Bilbaa, zaigrao je na novom igralištu u srcu prestižnog naselja Salamanca.
Trebalo je pričekati samo deset godina da se opet preseli. Ovaj put na stadion Metropolitano, u četvrt Cuatro Caminos. Tamo ostaje do 1966. kad se otvaraju vrata današnjeg Vicente Calderóna, prvog stadiona u Španjolskoj s isključivo sjedećim mjestima.