أكمل الجملة التالية: انتقل بيلوغلو الى أتلتيكو مدريد، بطل الدوري الأوروبي في 29 مايو 2012. وقع عقد لمدة سنتين واستقبله بشدة 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 مع أتليتيكو في 1 سبتمبر 2012 في دوري
كأس السوبر ضد تشيلسي، يدخل للدقائق الثلاثة الأخيرة بدلاً من راداميل فالكاو الذي ساهم في فوز أتلتيكو 4-1.