Setelah dipanggil kembali dari pinjaman oleh Real Madrid, pada 20 September 2020, Ødegaard memulai pertandingan pembukaan klub di La Liga 2020/21
musim pergi ke Real Sociedad, di 0 <unk> 0 imbang. Pada tanggal 25 November, ia membuat debut Liga Champions untuk Real Madrid dalam kemenangan 2-0 atas Inter Milan.