2009年6月26日， [[ 皇家马德里 ]] 官方确认克里斯蒂亚诺·罗纳尔多将于7月1日以8，000万英镑转会费加盟皇马，年薪高达1，200万欧元。<ref>[http://sports.sohu.com/s2009/cronaldo/ C罗亮相皇马三部曲], 搜狐, 2009-07-06</ref> <ref>[http://sports.163.com/11/0118/01/6QL5L6HP00051C8V.html 球星年薪排行榜:C罗1200万欧元第一 鲁尼超梅西], 网易, 2011-01-08</ref>C·罗纳尔多因此一举成为拥有最高单笔与累计转回金额双料世界纪录的足球运动员。7月6日，C·罗纳尔多正式以皇马球员身份在伯纳乌球场亮相，展示他的9号球衣，受到在场80，000名球迷热烈欢迎，场面震撼，打破了1984年马拉多纳受意甲俱乐部那不勒斯75，000名球迷欢迎的纪录。

到皇马后，他的入球潮一发不可收拾：C·罗纳尔多首次代表皇马，在主场对 [[ 拉科鲁尼亚 ]] 的西甲赛事中射入 一 点 球 十二码 ，2009-10年球季的首五场的西甲赛事，C·罗纳尔多均有进账，但他在11月时因伤缺阵了一个月。在 [[ 欧冠 ]] ，直至两场分组赛，他连续两次梅开二度。带领皇马以C组首名晋级十六强，但正在十六强，皇马以总比数1-2败给里昂出局。C·罗纳尔多在西甲出场29次，轰入惊人的26球，交出7次助攻。虽然最终皇马以破纪录的96分，创下皇马在西甲联赛的最高积分，但巴塞罗那有99分，皇马无缘西甲 锦标 冠军 。

2010-11年 球 赛 季， [[ 劳尔 ]] 离队后，C·罗纳尔多改穿7号球衣，而他原本穿的9号球衣由 [[ 本泽马 ]] 取代。随着 [[ 穆里尼奥 ]] 上任 皇马教练后 ，C罗在皇马的成绩更突出，2010年10月23日，C·罗纳尔多在皇马对 [[ 桑坦德 ]] 的赛事中攻入4球，职业生涯第一次“ [[ 大四喜 ]] ”，协助球队6-1大胜。<ref>[http://sports.sohu.com/20110509/n280529194.shtml C  C 罗再演大四喜 进球超梅西基本锁定西甲射手王], 搜狐, 2011-05-09</ref>

2011年1月9日，C·罗纳尔多再度完成 连中三元 [[帽子戏法]] ，并助攻复出不久的 [[ 卡卡 ]] 在伯纳乌进球。这场比赛后，C·罗纳尔多18场联赛射入22球，令他很大机会打破38球的联赛入球纪录。另外，因为他的助攻，外界认为他全面的表现对球队有巨大的影响力。同年3月17日，C罗协助皇马打破七年欧冠十六强出局的魔咒，以3-0淘汰里昂，总比数以4-1击败对手，带领皇马七年来首度跻身欧冠八强﹔另外，他还帮助皇马晋级该赛季 [[ 西班牙国王杯 ]] 决赛，在决赛加时103分钟更攻入一球，以1-0击败死敌 [[ 巴塞罗那 ]] ，帮助皇马18年来首次问鼎西甲国王杯冠军，亦打破了皇马近三年的锦标荒<ref>[http://sports.sohu.com/s2012/2012ligachampionrm/ C  C 罗带领皇马获得西甲第32冠], 搜狐, 2012-05-03</ref>﹔5月7日，C·罗纳尔多在皇马对 [[ 塞维利亚 ]] 的西甲赛事中再 次 攻入4球，职业生涯第二次“大四喜”， 协 帮 助球队以6-2大胜对手。最后他以40球成为西甲联赛年度最佳射手并破前墨西哥传奇射手 [[ 乌戈·桑切斯 ]] 效力皇马时期创造的西甲入球纪录，并以史上最高的80分评分获得了2011年度的欧洲金靴奖，这也是C罗职业生涯第二次获得该奖项。

2013年2月14日，C罗在欧洲冠军联赛16强首回合赛事，主场迎战 [[ 曼联 ]] 。是他加盟皇马后，首次对阵老东家，这场赛事亦成为众人焦点，而最终这场赛事以1：1告终。C罗在这场赛事中攻入一球，这球堪称神奇，C罗以惊人的弹跳力及头球功架顶入扳平一球，而防守C罗的埃弗拉只能目定口呆看着皮球直飞网内。有研究指C罗的弹跳力比一般的NBA篮球员跳得更高，主要原因是他的大腿和上身肌肉非常强壮有力，而C罗有如此体质，是刻苦地在健身房练成的，可见成功非偶然。2013年3月5日，C罗在欧洲冠军联赛16强次回合赛事，客场对阵曼联的比赛中再次成为众人焦点，因为这是他在转会皇家马德里之后第一次重回老特拉福德。比赛中C罗打进反超一球，帮助皇马以2：1的比分客胜曼联。值得注意的是，这位曼联旧将进球后，在74959名观众注视中，低头不语，冲着队友摆摆手，表示自己不庆祝。

2014年1月14日凌晨， [[ 国际足联金球奖 ]] 典礼在瑞士苏黎世举行，C罗击败 [[ 里贝里 ]] 、 [[ 梅西 ]] 拿到个人生涯第二座金球奖。在此次评奖中，C罗以1365个投票积分排名第一，梅西以1205分位列第二，里贝里以1127分排在第三。激动的C罗亲吻女友，拥抱爱子上台领奖，眼含热泪的发表获奖感言。<ref>[http://sports.sina.com.cn/g/2015-01-13/03037480399.shtml C罗力压梅西诺伊尔 蝉联国际足联金球奖],新浪, 2015-01-13</ref>

2013-14赛季C罗帮助皇马获得欧洲冠军联赛冠军、西班牙国王杯冠军、欧洲超级杯与世俱杯冠军，并凭借2013-14赛季的优秀表现获得了 [[ 欧洲最佳球员 ]] 、 [[ 欧洲金靴奖 ]] 、 [[ 欧冠最佳射手 ]] 、 [[ 欧冠最佳球员 ]] 、 [[ 西甲最佳射手 ]] 、 [[ 西甲最佳球员 ]] 等，其中以17球创造了欧冠联赛史上个人单季进球最多的纪录。

2014年12月25日，英国 [[ 《卫报》 ]] 公布了评选出的2014年百大球星，C罗雄踞榜首。 <ref>[http://sports.163.com/14/1226/14/AED7OTG000051C8U.html 英媒体评选2014年百大球星 C罗超梅西位居榜首],新浪, 2014-12-26</ref>

2015年1月13日，C罗蝉联2014年度 [[ 国际足联金球奖 ]] ，这是他职业生涯第三次获得金球奖。3月27日，C罗带领皇马在客场对阵巴萨的比赛中扳平比分，第31分钟，C罗接本泽马的脚后跟妙传，在点球点附近抢在 [[ 阿尔维斯 ]] 之前捅射左下角入网，这是C罗第15次在国家德比中进球，追平了 [[ 劳尔 ]] 。4月5日，皇马主场9比1大胜格拉纳达，C罗一人打进5球，职业生涯首次上演“五子登科”。凭借这场比赛，C罗创造了多项纪录：皇马生涯的第28个帽子戏法，追平 [[ 迪斯蒂法诺 ]] 并列队史第一；西甲总进球数达到213个，超越 [[ 帕西尼奥 ]] 排名历史第8位。8分钟上演帽子戏法，这也是C罗生涯最快纪录。

2015年10月1日，欧冠小组赛第二轮，皇马在客场2-0轻松完胜 [[ 瑞典 ]] 球队 [[ 马尔默 ]] ，球队头牌C罗梅开二度，他不仅以323球追平劳尔，成为皇马队史射手王，还创造了多项令人瞠目结舌的纪录。C罗已经代表皇马打进了67粒欧冠进球，他也超越劳尔（66）成为队史第一人。而且，这是C罗第57次在代表皇马的欧冠比赛中进球，他也超越劳尔（56）成为队史欧冠进球场次最多的球员。C罗已经在欧冠比赛中22次打进2球，他也超过梅西（21次），成为欧冠历史上梅开二度次数最多的球员。C罗的欧冠总进球数已经达到82个，对梅西（77）的领先优势正越来越大，如果从2012/13赛季开始计算，C罗已经在欧冠赛场打进43球，排名第二的是梅西，只打进了26球，莱万打进25球排在第三。他职业生涯（俱乐部和国家队）的进球数突破了500大关，达到501粒。完成这501粒进球，C罗用了753场比赛，其中代表里斯本竞技打进5球，在葡萄牙国家队打进55球，在曼联打进118球，在皇马打进323球。

2016年5月，皇马决定同C罗正式续约，双方的合同将延长3年，在2021年6月30日到期。11月，皇马在官方网站上宣布与队内的头号球星C罗续约5年，新合同截止到2021年6月，届时C罗年满36岁。12月13日， [[ 《法国足球》 ]] 官方宣布，C罗获得2016年金球奖，这是继2008年、2013年和2014年之后，葡萄牙巨星职业生涯第四次夺得金球奖。

2017年1月10日，2016年FIFA颁奖盛典在瑞士第一大城市 [[ 苏黎世 ]] 举行，C罗力压梅西当选2016世界足球先生。8月25日，欧足联年度颁奖典礼在 [[ 摩纳哥 ]] 格里马尔迪会议中心举行，C罗击败布冯和梅西当选年度最佳球员，并获得年度最佳前锋；10月24日，C罗成功蝉联2017年度FIFA最佳男足球员奖。北京时间12月8日凌晨， [[ 《法国足球》 ]] 公布了2017年金球奖获得者，皇马当家球星C罗当选，这是葡萄牙人生涯第五次金球奖，追平了梅西五夺金球奖的纪录，两人平分了近十年金球奖。截止2016/17赛季，在欧洲五大联赛当中，C罗的进球数已经达到了369个，其中在曼联196场比赛打入84球，在皇马265场比赛打入285球。C罗也超越了吉米·格里夫斯，成为了在五大联赛历史射手榜上进球最多的球员。