أكمل الجملة التالية: انتقل بيلوزوغلو إلى أتلتيكو مدريد، بطل دوري أوروبا في 29 مايو 2012. وقع عقد لمدة سنتين واستقبله ترحيبا حارا من قبل زميله وشريكه في خط الوسط اردا توران. في 7 يوليو تدرب بيلوزوغلو مع زملائه الجدد قبل أن يكشف عنه أتلتيكو في حفل توقيع عقد في ملعب فيسنتيه كالديرون. ظهر لأول مرة في أتليتيكو في 1 سبتمبر 2012 في دوري
كأس السوبر الأوروبي ضد تشيلسي، يدخل للدقائق الثلاث الأخيرة بدلاً من راداميل فالكاو الذي ساهمت هيتريك في فوز أتلتيكو 4 × 1.