En la seva fundació hi tingueren un gran protagonisme els germans Joan i Carles Padrós (nascuts, respectivament, el 1869 i el 1870 a Sarrià, Barcelona), fills d’una família de comerciants catalans del tèxtil que s’instal·là a Madrid el 1876. Ambdós impulsaren el club juntament amb un tercer soci, Julián Palacios, li donaren suport econòmic i obtingueren el favor del nou rei Alfons XIII, en honor del qual crearen el Concurso Madrid, antecedent de l’actual Copa del Rei, el mateix any de la coronació del monarca i de la fundació del club. Joan Padrós en fou el primer president (1902-04) i el succeí en el càrrec el seu germà Carles (1904-08). El 1920 Alfons XIII concedí expressament el títol de “Real” al Club, que adoptà la denominació actual.
Ha estat tradicionalment el màxim rival del Futbol Club Barcelona i especialment durant el franquisme gaudí dels favors oficials. Ha obtingut el campionat de Lliga 36 cops —els anys 1932, 1933, 1954, 1955, 1957, 1958, 1961, 1962, 1963, 1964, 1965, 1967, 1968, 1969, 1972, 1975, 1976, 1978, 1979, 1980, 1986, 1987, 1988, 1989, 1990, 1995, 1997, 2001, 2003, 2007, 2008, 2012, 2017, 2020, 2022 i 2024—, la Copa 20 vegades —els anys 1905, 1906, 1907, 1908, 1917, 1934, 1936, 1946, 1947, 1962, 1970, 1974, 1975, 1980, 1982, 1989, 1993, 2011, 2014 i 2023— i la Supercopa d’Espanya en 13 ocasions —1988, 1989, 1990, 1993, 1997, 2001, 2003, 2008, 2012, 2017, 2019-20, 2022 i 2024—.
Ha estat també vencedor de la Lliga de Campions de la UEFA 15 vegades (1956, 1957, 1958, 1959, 1960, 1966, 1998, 2000, 2002, 2014, 2016, 2017, 2018, 2022, 2024) i de la Copa de la UEFA 2 vegades (1985, 1986), i ha guanyat la Copa Intercontinental 3 vegades (1960, 1998, 2002) i la Supercopa d’Europa 6 (2002, 2014, 2016, 2017, 2022, 2024). El 2024 es proclamà guanyador de la Copa Intercontinental de la FIFA.
Els seus jugadors vesteixen pantalons i samarreta blancs. Té uns 68.000 socis. Entre els millors jugadors que ha tingut l’equip, cal esmentar Kopa, Puskas, Santamaría, Di Stéfano, Gento, Amancio, Pirri, Santillana, Butragueño, Zamorano, Raúl, Ronaldo i Cristiano.
A més del futbol, manté una secció de basquetbol que tradicionalment es disputa també amb el FC Barcelona el títol de Lliga de primera divisió i altres trofeus estatals. Els seus partidaris són anomenats popularment merengues. El seu estadi porta el nom de qui en fou president (1943-78), Santiago Bernabéu, i fou inaugurat el 1947. L’estadi ha patit remodelacions importants els anys 1982, 2001 i 2019, essent aquesta darrera, finalitzada el 2025, la que ha canviat totalment la seva aparença, on destaquen la coberta retràctil que protegeix de les condicions meteorològiques adverses i un sistema automàtic que mou la gespa del terreny de joc per a la seva conservació.