Po tom, čo bol 20. septembra 2020 odvolaný z pôžičky Real Madridom, Ødegaard začal v úvodnom zápase klubu v La Liga 2020/21
sezónu na Real Sociedad, v remíze 0:0. Dňa 25. novembra debutoval v Lige majstrov za Real Madrid v víťazstve 2:0 nad Interom.