据多家媒体报道称，武磊即将离开西班牙人，重返上海海港。过去三年半的留洋生涯，武磊一共代表西班牙人出场126次，打入16球，送出5次助攻，曾创造了多项中国球员第一人的纪录。

2019年1月，武磊在亚洲杯结束后从上海海港转会加盟西班牙人。

登陆西甲的头半个赛季，武磊代表西班牙人在各项赛事出场16次，12次首发，打入3球，送出1次助攻，成为第二位在西甲出场的中国球员、第一位在西甲首发的中国球员、第一位在西甲进球的中国球员，并帮助西班牙人拿到了欧战席位。

第二个赛季，武磊代表西班牙人出场49次，30次首发，打入8球，送出1次助攻，欧联杯对阵莫斯科中央陆军的进球，让他成为首位在欧战正赛进球的中国球员，此外，武磊还在对阵巴塞罗那的加泰德比上演替补绝平好戏，成为首位对阵巴萨取得进球的中国球员。

西班牙人也在这个赛季遭遇西甲降级。2020-21赛季，武磊代表西班牙人出场34次，11次首发，奉献3球2助，其中西乙出场31次。

上赛季，武磊在重回西甲的西班牙人出场时间继续减少，仅出场27次，打入2球，送出1次助攻。