El 30 de septiembre de 2009 debutó, debido a la lesión del portero titular del equipo, Roberto, en un partido oficial con el primer equipo del Atlético de Madrid, en un encuentro de Liga de Campeones que enfrentaba al Atlético contra el Oporto en O Dragão. El 12 de mayo de 2010, De Gea jugó como portero titular del Atlético de Madrid en la final de la Liga Europa de la UEFA, ganándosela al Fulham por 2-1, con ambos goles del delantero uruguayo Diego Forlán.