Skrifaðu framhald fyrir þessa málsgrein - Belözoğlu flutti til Atlético Madrid, ríkjandi meistara Evrópudeildarinnar 29. maí 2012. Hann skrifaði undir tveggja ára samning og var hlýlega tekið á móti landsmanni sínum og miðjumanninum Arda Turan. Þann 7. júlí æfði Belözoğlu með nýjum liðsfélögum sínum áður en Atlético kynnti hann í undirritunarhátíð sem haldin var á Vicente Calderon leikvanginum. Hann gerði Atlético-debut sinn 1. september 2012 í UEFA Super Cup
gegn Chelsea, kom inn á síðustu þremur mínútum í staðinn fyrir Radamel Falcao sem skoraði hattrit og vann 4 á 1 fyrir Atletico.