Den 24. maj 2018 vendte Rodri tilbage til Atlético efter at klubben havde indgået en aftale med Villarreal om hans overførsel. Han underskrev en femårig kontrakt med Madrid side, for et gebyr i området på € 20 millioner plus 5 millioner i variabler. Han debuterede den 15. august i UEFA Super Cup 2018
i Tallinn, hvor han spillede de første 71 minutter af en 4-2 ekstratidssejr over byens rivaler Real Madrid.