El 11 de junio de 2009, el club inglés aceptó la oferta de £80 millones del Real Madrid Club de Fútbol, confirmándose dos semanas después que había sido el traspaso más caro en la historia del fútbol hasta la fecha —posteriormente superado por el de Paul Pogba de la Juventus al Manchester Unitedpor 120 millones de euros—. Fue presentado con el dorsal «9» en el Estadio Santiago Bernabéu ante unas 80 000 personas, cifra nunca vista en una presentación.l 11 de junio de 2009, el club inglés aceptó la oferta de £80 millones del Real Madrid Club de Fútbol, confirmándose dos semanas después que había sido el traspaso más caro en la historia del fútbol hasta la fecha —posteriormente superado por el de Paul Pogba de la Juventus al Manchester Unitedpor 120 millones de euros—. Fue presentado con el dorsal «9» en el Estadio Santiago Bernabéu ante unas 80 000 personas, cifra nunca vista en una presentación.

Debutó el 21 de julio ante el Shamrock Roversirlandés durante la pretemporada, y anotó sus primeros goles de blanco en la Copa de la Paz 2009 frente a la Liga de Quito de Ecuador y la Juventus F. C. de Italia.

Sus debuts oficiales se produjeron en un partido de Liga frente al R. C. Deportivo de La Coruña, donde marcó un gol en la victoria de su equipo por 3-2, y en un partido de Liga de Campeones frente al F. C. Zürich, donde anotó dos goles en la victoria por 2-5, que demostraron el alto rendimiento en el que se encontraba el futbolista.

Sus registros siguieron aumentando y anotó su primer triplete con el Real Madrid el 5 de mayo del 2010 contra el R. C. D. Mallorca.Sin embargo, pese a sus grandes actuaciones en las que llegó a anotar 33 goles en 35 partidos disputados, siendo el máximo goleador del equipo, el club no pudo ganar ningún título. El mejor promedio goleador de Ronaldo, a casi un gol por partido, no fue suficiente para superar los octavos de final de la Liga de Campeones, ni los dieciseisavos de final de la Copa del Rey —en la que no pudo debutar por lesión—, donde el club sufrió dos dolorosas eliminaciones en sendas competiciones en las que estaba sumido en una crisis de resultados tras encadenar varias temporadas de prontas o cruciales eliminaciones.

Con la salida del capitán Raúl González, Ronaldo heredó su clásico dorsal «7», con el que tendría un espectacular comienzo de temporada en el que se destapó como uno de los mejores goleadores nunca vistos. Entre sus actuaciones, destacaron la realizada contra el Racing de Santander, donde anotó por primera vez en su carrera cuatro goles en un partido, o las acontecidas en el mes de octubre, donde anotó en 6 partidos consecutivos un total de 13 tantos, la mayor cantidad en un mes natural para él,llegando a los 50 goles en 53 partidos, convirtiéndose en el jugador del Real Madrid C. F. que menos partidos necesitó para llegar a dicha cifra.

REAL MADRID UEFA Champions League

En el Real Madrid, hasta el momento, no ha sabido lo que es perder una final de Champions League, ya que las tres que ha disputado ha conseguido el título, ampliando hasta cuatro los entorchados europeos en su palmarés.

En su primera final como merengue jugó frente al Atlético de Madrid en su país y en el estadio Da Luz de Lisboa fue la sede de la final. Los blancos perdían 0-1 pero forzaron la prórroga y ganaron la Décima tras arrasar en el tiempo extra con goles de Bale, Marcelo y el propio Ronaldo de penalti para vencer por 4-1.

En el Real Madrid, hasta el momento, no ha sabido lo que es perder una final de Champions League, ya que las tres que ha disputado ha conseguido el título, ampliando hasta cuatro los entorchados europeos en su palmarés.

En su primera final como merengue jugó frente al Atlético de Madrid en su país y en el estadio Da Luz de Lisboa fue la sede de la final. Los blancos perdían 0-1 pero forzaron la prórroga y ganaron la Décima tras arrasar en el tiempo extra con goles de Bale, Marcelo y el propio Ronaldo de penalti para vencer por 4-1.

Dos años después se repitió la final y tras el 1-1 en el partido y la prórroga, los merengues alzaron la copa por 11ª vez gracias a la tanda de penaltis en la que el jugador luso marcó la pena máxima decisiva que dio a su equipo el título.

En 2017, Ronaldo y sus compañeros se convirteron en los primeros jugadores en ganar el título de la Champions dos años seguidos con el mismo equipo con el nuevo formato de competición y el Real Madrid ganó la Duodécima tras vencer por 1-4 a la Juventus en la final de Cardiff con doblete de CR7.

En el 2018, le gano al liverpool 3-1.