Pria yang sekarang dijuluki Golden Boy ini akhirnya direkrut oleh Atletico Madrid dibawah asuhan pelatih asal Argentina, Diego Simeone. Berduet dengan Luis Suarez, ia berhasil mencetak Sembilan gol dalam 36 penampilannya. Pada musim 2020/2021 Felix berhasil membawa Los Rojiblancosmenjadi juara La Liga untuk pertama kalinya sejak tujuh tahun terakhir.
Selama musim 2022/2023 ia sudah berhasil memainkan 129 laga dengan torehan gol sebanyak 33 bersama Atletico Madrid sebelum ia datang ke Chelsea sebagai pemain pinjaman pada 11 Januari 2023 lalu.***