Gregorio Manzano'nun yerine 2011 yılı aralık ayında Atletico Madrid teknik direktörlüğüne getirilen Simeone, geçen 4 sezonda İspanya'nın köklü kulübüne tarihi başarılar kazandırdı. Atletico, Simeone döneminde UEFA Avrupa Ligi (2011-2012), İspanya Kral Kupası (2012-2013), İspanya Süper Kupası (2014), UEFA Süper Kupası (2012) ve La Liga'da (2013-2014 ) şampiyonluğa ulaştı.
İspanya'daki Profesyonel Futbol Ligi kurumu tarafından 2013 ve 2014 yıllarında "en iyi teknik direktör" seçilen 44 yaşındaki Simeone, 2014'te de FIFA'nın "yılın en iyi teknik direktör adayları" listesinde almıştı.
Atletico Madrid'in başında 197 La Liga maçına çıkan Simeone, kulüp tarihinde en uzun süre teknik direktörlük yapan isimler sıralamasında da üçüncü sırada bulunuyor. Arjantinli teknik adamın önünde 1939-1946 yılları arasında takımı çalıştıran Ricardo Zamora (220 maç) ve 1974 ile 2003 yılları arasında 5 farklı dönemde toplam 13 sezon teknik direktörlük koltuğunda oturan, kulübün efsanevi isimlerinden Luis Aragones yer alıyor.
