Osatu esaldi hau: Belözoğlu Atlético Madrilera joan zen, Europa Ligako txapeldun nagusia, 2012ko maiatzaren 29an. Bi urteko kontratua sinatu zuen eta Arda Turan herrikideak eta erdilariak harrera ona egin zion. Uztailaren 7an Belözoğlu bere taldekide berriekin entrenatu zen, Atléticok Vicente Calderon estadioan egindako sinatze ekitaldian aurkeztu aurretik. Atléticorekin 2012ko irailaren 1ean debutatu zuen.
UEFAko Super Kopa Chelsearen aurka, azken hiru minutuetan Radamel Falcao-ren ordez sartu zen, haren hat-trick-ak Atleticoren 4-1 garaipenean lagundu zuen.