2014年7月17日皇家马德里足球俱乐部通过官方网站宣布与拜仁慕尼黑就托尼·克罗斯转会达成协议，皇马将和这位获得2014巴西世界杯冠军的中场签下一份六年的合同，而克罗斯的转会费为两千五百万欧元加浮动五百万欧元，税后年薪为六百八十万欧元。
2014年8月13日克罗斯在欧洲超级杯的比赛中完成了在皇马的首秀，克罗斯全场八十五次传球队内第一，成功率高达惊人的百分之九十六，其中长传十四次十三次成功，跑动距离突破十一公里，并帮助球队二比零击败对手，取得2014-2015新赛季的开门红。月9日在皇马五比一大胜巴列卡诺的比赛中，克罗斯收获加盟皇马后的首粒进球，月22日克罗斯帮助皇家马德里队以二比零完胜南美解放者杯冠军圣洛伦索竞技队，首次夺得世俱杯。
2014-15赛季是克罗斯加盟皇马的处子赛季，到目前为止克罗斯仅缺席了皇马的四场比赛，这当中包括国王杯对阵科尔内亚的两回合比赛和对阵莱万特的联赛里得到的轮休，以及一场停赛。在俱乐部和国家队，克罗斯累计出场五千一百五十九分钟，在皇马就踢了四千五百九十分钟，这比在2011-12赛季创下的三千四百三十三分钟个人出场时间纪录足足多了一千分钟，在皇马中，克罗斯的出场时间仅次于c罗的四千六百八十三分钟，不得不说他就是铁人。
克罗斯把球踢飞的次数不少，但克罗斯的远射需要空间小、调整少，其击球的摆腿幅度小、出脚快，这让对手的后卫防不胜防鲜有拉开架势抡大腿怒射，则降低了其受伤的几率。
齐达内业对于这个年轻球员非常看好，他在接受采访时说过“皇马之所以签下托尼是相信他能在皇马创造历史，球队都非常喜欢他。托尼这种类型的球员是皇马过去一直所缺少的，对皇马来说，他是最完美的选择。之前克罗斯为拜仁效力了很长一段时间，所以希望他能在皇马效力更久。自从克罗斯来到皇马后，皇马的比赛就被改变了。克罗斯习惯了德国足球，而西班牙则是完全不同的，但他迅速适应了这里的风格，克罗斯的踢球风格甚至让人忘记了他是个德国人，克罗斯是皇马最后一块拼图型的球员，他是皇马的完美人选。”
现任主帅安切洛蒂也对他赞不绝口“托尼·克罗斯被视为哈维·阿隆索之后新任的皇马“中场教授“。”