Vuonna 2003 Beckham solmi neljän vuoden sopimuksen Real Madridin kanssa. Sopimus oli 35 miljoonan euron arvoinen. Becksistä tuli järjestyksessään kolmas englantilaispelaaja Espanjan pääsarjatasolla. Real-siirron jälkeen. ”Brittitaituri” myös erosi agentistaan Tony Stephensistä. Tilalle Becks palkkasi vaimonsakin palveluksessa työskennelleen Simon Fullerin ja hänen 19 Entertainment – yhtiönsä. Lisäksi Beckhamin läheisestä ystävästä ”Bisnesmies” Terry Byrnestä tuli hänen henkilökohtainen managerinsa.
Ensimmäinen kausi Madridissa oli vaikea Brittitähdelle. Becksille ei annettu aikaa sopeutua uuteen ympäristöön, sillä joukkueessa vilisi Zidedine Zidanen sekä Luis Figon kaltaisia tähtipelaajia. Beckham teki jokaisessa ensimmäisestä kuudesta ottelustaan maalin. (mukaanlukien maali La liga debyytissään). Lopulta brittitaituri löysi paikkansa joukkueessa laidalta Zidanen ja Figon rinnalla.
Itse kausi oli Realille pettymys. Madridilaisseura putosi Mestarien liigasta puolivälierävaiheessa ja jäi Copa del Reyssä toiseksi. Lisäksi joukkue jäi La ligassa neljänneksi.
Beckhamin toinen liigakausi alkoi uuden managerin ohjaksissa. Jose Antonio Camachon pesti kesti heikon menestyksen vuoksi vain kolme ottelua. Seuraajaksi valittiin Camachon avustaja Mariano Garcia Ramon.
Saman vuoden lokakuussa Becks sai kaksi kohua aiheuttanutta ulosajoa. Maajoukkueen ottelussa Walesia vastaan, Beckham sai ulosajon taklattuaan Ben Thatcheria. Brittitaituri sai tapahtuneesta yhden ottelun pelikiellon. Englannin jalkapalloliitto kysyi Beckhamilta syytä tekoonsa. Becks myönsi tehneensä virheen tilanteessa ja pyysi anteeksi.
Myöhemmin lokakuussa Beckham sai liigaottelussa Valenciaa vastaan jälleen ulosajon. Becks sai ottelussa kaksi keltaista korttia, joista toinen annettiin tuomarin arvostelusta. Kaksi päivää tapahtuneesta yhden ottelun pelikielto kumottiin. Joulukuussa 2004 Real pestasi seuran uudeksi valmentajaksi Vanderlei Luxemburgon. Brassiluotsi erotettiin puolen vuoden jälkeen Madridilaisseuran jäätyä jälleen ilman mestaruutta.
Madridissa Beckham kärsi useista valmentajanvaihdoksista, sillä harva valmentaja kesti seurassa vuotta pidempää. Seuraavan kauden aikana Becks avasi useita jalkapallokouluja Los Angelesissa sekä Itä-Lontoossa. Kauden päätteeksi Beckham johti La ligan syöttötilastoja. Real jäi ilman mestaruutta ja putosi Mestarien liigan ensimmäisellä pudotuspelikierroksella Arsenalia vastaan
Kesällä 2006 Ramon Calderon saapui madridilaisseuran omistajaksi erottaen useita entisen omistajan kannattajia. Syksyllä italialainen Fabio Capello pestattiin Realin manageriksi. Italialainen jätti Beckhamin vaihtopenkinkuluttajaksi Yhdeksästä Becksin pelaamasta ottelusta Real hävisi seitsemän. Englantilaisen paikan oikealla laidalla otti seuraan Arsenalista saapunut Jose Antonio Reyes.
Vuodenvaihteen jälkeen Madridin urheilutoimenjohtaja Predrag Mijatovic ilmoitti, ettei Beckham enään jatka seurassa kauden päätyttyä. Päivä ilmoituksesta Becks ilmoitti tehneensä viiden vuoden sopimuksen MLS-seura LA Galaxyn kanssa. Kaksi päivää myöhemmin Capello kertoi Beckhamin pelien Realissa olevan ohi. Brittipelaajalla oli kuitenkin lupa harjoitella seuran mukana.
Helmikuussa Capello perui puheensa ja päästi Beckhamin mukaan joukkueen kokoonpanoon liigaotteluun Real Sociedadia vastaan. Becks kiitti luottamuksesta ja iski tasoitusmaalin Madridin 2-1 voitossa. Real-uransa viimeisessä Mestarien liigaottelussa Beckham kärsi ensimmäisellä pudotuspelikierroksella tappion Bayern Munchenille.
Kesäkuussa 2007 Beckham pelasi viimeisen ottelunsa Madridin paidassa. Becks loukkaantui kesken ottelun joukkueen ollessa tappiolla. Vaihdosta tilalle tullut Reyes iski kaksi maalia ja Real voitti ottelun lopulta 3-1. Voitolla madridilaisseura nousi Barcelonan ohi ja voitti seurahistoriansa 30 mestaruuden. Mestaruus oli Beckhamille ensimmäinen ja viimeinen seuran riveissä. Kauden jälkeen Real yritti purkaa Becksin sopimusta Galaxyn kanssa. Yritys kuitenkin epäonnistui Galaxy-omistajien hylätessä ehdotuksen.