A Real Madrid 2016. június 21-én visszavásárlási záradékát gyakorolta Morata újratárgyalására a Juventustól 30 millió euróért. Az első versenyen augusztus 9-én kezdte a 3-2 győzelmet a spanyol Sevilla ellen a 2016-os UEFA Szuperkupában.
, 62 perc után Benzema váltotta fel. Első gólját augusztus 27-én, a Celta elleni 2-1-es hazai győzelmében érte el.