En enero de 2023, apareció un muñeco negro con la camiseta del jugador colgado de un puente en Madrid. ↑ «Acta del Partido celebrado el 04 de junio de 2023, en Madrid». ↑ «Acta del Partido celebrado el 19 de mayo de 2019, en Madrid». 23 de mayo se certificó su fichaje por el Real Madrid Club de Fútbol de España, efectiva en el año 2018, acordándose que el jugador siguiese en calidad de cedido en el club brasileño hasta 2019, camisetas de futbol pudiendo incorporarse antes a la disciplina madridista si así lo acordasen ambos clubes. Vinícius debutó finalmente con el primer equipo, el 13 de mayo de 2017, disputando los últimos diez minutos del empate 1-1 ante el Atlético Mineiro. Apenas un mes después su equipo perdió la final de la Copa de Brasil 2017, frente al Cruzeiro, tras una tanda de penaltis posterior al 1-1 global en los dos partidos definitorios.

1-2. Se convirtió así en el jugador más joven de la historia del club en anotar en Copa Libertadores, al tiempo que cortó la racha negativa de los cariocas, quienes no vencían a domicilio desde 2014, y recibió elogios por parte de aficionados y medios de comunicación. Permaneció en las escuelas inferiores de São Gonçalo hasta 2010, esencialmente en el equipo futsal de Canto do Rio Foot-Ball Club, iría a probar en el equipo de futsal del club carioca en 2009, siendo citado para el año siguiente por ser demasiado joven aún pese a su potencial. Nunca había visto tanta sobre un jugador tan joven. Copa de Europa -de nuevo con el jugador brasileño como uno de los referentes- y tener opciones de ganar La Liga hasta en la última jornada, el equipo no consiguió alzar ningún título. El 1 de noviembre de 2018 marcó sus primeros goles con el club inglés en la victoria por 2 a 0 ante el Fulham en la Copa de la Liga. Tras volver, disputó el 2 de noviembre su primer derbi o «clássico das multidões» contra el Fluminense, en los cuartos de final de la Copa Sudamericana, camiseta ac milan 2024 tuvo una actuación muy destacada. El 10 de agosto de 2017 anotó su primer gol como profesional en la decimosexta edición de la Copa Sudamericana.

En diciembre de 2017 quedó subcampeón de la Copa Sudamericana tras caer derrotado por Independiente por un global de 3 a 2. Partió desde el banquillo en ambos partidos. El 30 de diciembre de ese año, en el transcurso de un partido de Liga contra el Real Valladolid, también recibió insultos racistas desde la grada, por lo que La Liga presentó «una denuncia penal por delitos de odio ante los Juzgados de Instrucción de Valladolid» así como «escrito de denuncia por insultos racistas ante el Comité de Competición de la Real Federación Española de Fútbol (RFEF) y la Comisión Estatal contra la Violencia, el Racismo, Xenofobia y la Intolerancia en el Deporte, para su estudio y valoración de sanción». Vinícius ha sido objeto en diversas ocasiones de calificativos e insultos considerados racistas, dentro y fuera del terreno de juego. En el juicio reconoció haber provocado a la grada y mintió al señalar que fue todo el estadio quien profirió insultos racistas. Entró al terreno de juego cuando su equipo perdía por 3-1 y fue decisivo para el empate que clasificó a su equipo a las semifinales.

Del mismo modo fue tras Karim Benzema el atacante más influyente del equipo con 38 goles creados entre goles y asistencias, que permitieron que el equipo lograse su segundo campeonato de liga en tres años, y posteriormente, en la final de la Liga de Campeones contra el Liverpool Football Club, anotó el único gol del encuentro, logrando así su primer título del máximo torneo continental -decimocuarto para el Real Madrid-. Vinícius Júnior llegó a la ciudad de Madrid el 14 de julio de 2018 y fue presentado un par de días después, el 20 de julio, como nuevo jugador del Real Madrid Club de Fútbol. Dos días después amplió su contrato con el club carioca hasta 2022 ampliando su cláusula de rescisión hasta los 45 millones de euros, en previsión de lo que parecía una cercana salida del club. Dos nuevos goles, ante el Elche Club de Fútbol, y dos asistencias ante el Futbolny Klub Shajtar Donetsk fueron la confirmación que llevaron a que el club quisiera renovar su contrato para reflejar su nuevo status como referente del equipo. Con la destitución de Julen Lopetegui y la llegada de Santiago Solari a los mandos del banquillo madridista fue aumentando su presencia en las alineaciones del primer equipo.