Valverde chegou ao Real Madrid em julho de 2016, com apenas 18 anos. Nas seis temporadas com a camisola da equipa principal, é já um dos melhores médios do mundo. Disputou 220 jogos, nos quais marcou 19 golos e conquistou 9 títulos: 1 Liga dos Campeões, 2 Mundiais de Clubes, 1 Supertaça Europeia, 2 Ligas, 1 Taça do Rei e 2 Supertaças de Espanha.
Valverde foi o melhor em campo na final da Supertaça de Espanha de 2020 e Bola de Prata no Mundial de Clubes 2023.