Scrieți o continuare pentru acest paragraf - Belözoğlu s-a transferat la Atlético Madrid, campionii în exercițiu ai Ligii Europa la 29 mai 2012. El a semnat un contract pe doi ani și a fost primit cu căldură de compatriotul și partenerul de mijloc Arda Turan. Pe 7 iulie, Belözoğlu s-a antrenat cu noii săi colegi de echipă înainte de a fi dezvăluit de Atlético într-o ceremonie de semnare a contractului de la stadionul Vicente Calderon. El a debutat la Atlético la 1 septembrie 2012 în Supercupă UEFA
împotriva lui Chelsea, intrând în ultimele trei minute în locul lui Radamel Falcao, al cărui hat-trick a contribuit la victoria lui Atletico cu 4-1.