Itu baru keempat kalinya Atletico mencetak setidaknya lima gol dalam derbi Madrid, terakhir kali adalah kemenangan 6-3 pada November 1950.
Real kalah untuk pertama kalinya musim ini, setelah memenangkan keenam pertandingan pembuka La Liga mereka serta pertandingan Liga Champions pertama mereka, kemenangan 2-1 atas Marseille.
Terakhir kali Real kebobolan sebanyak itu di La Liga adalah kekalahan 5-1 dari Barcelona pada Oktober 2018.
Sundulan Robin le Normand memberi tim Diego Simeone keunggulan awal yang diimbangi oleh gol-gol luar biasa dari Kylian Mbappe dan Arda Guler.
Namun Alexander Sorloth menyamakan kedudukan menjadi 2-2 di masa injury time babak pertama.
Dan tuan rumah mengambil alih setelah jeda ketika Julian Alvarez, yang sempat membentur tiang gawang di babak pertama, mencetak gol dari titik penalti sebelum melepaskan tendangan bebas yang brilian.
Atletico tampil impresif, tetapi mampu menahan gebrakan rival sekota mereka hingga Antoine Griezmann mencetak gol kelima mereka di masa injury time.
Hasil ini mempertahankan rekor impresif melawan Real Madrid di La Liga bagi tim asuhan Simeone, yang belum pernah kalah dalam enam pertemuan liga terakhir mereka dengan Los Blancos.
Simeone ’emosional’ setelah awal yang sulit
Dengan berlinang air mata, pelatih asal Argentina itu mengakui bahwa awal musim Atletico, yang hanya meraih satu kemenangan dalam lima pertandingan La Liga pertama mereka dan kekalahan dramatis dari Liverpool di Liga Champions, memang sulit.
“Ada banyak emosi di dalam diri saya,” kata pria berusia 55 tahun yang telah melatih tim selama 14 tahun. “Musim ini dimulai dengan sulit dan ada banyak upaya dari banyak orang yang tidak Anda lihat, dan itu luar biasa.
“Sejak awal, kami tahu di mana kami bisa membuat kerusakan, saya pikir, selain dua gol mereka, tim bermain dengan baik.”
Xabi Alonso mengakui Real belum mencapai standar yang mereka tetapkan selama awal musim tanpa terkalahkan mereka.
“Penjelasannya adalah kami tidak tampil di level biasanya – dan itu pasti menyakitkan, tetapi itu pasti rasa sakit yang kami manfaatkan secara positif,” kata pria berusia 43 tahun itu, yang didatangkan dari Bayer Leverkusen pada penutupan musim.
“Saya bisa melihat kami tidak bermain dalam kondisi terbaik dan kami kurang ritme dan intensitas.
“Sebagai bagian dari proses kemajuan dan perkembangan, akan ada hari-hari yang sulit. Bagaimana kami bereaksi adalah yang terpenting.”
Atletico memulai pertandingan dengan kuat dan pantas mendapatkan keunggulan awal mereka, yang diraih ketika Le Normand menyundul umpan silang Giuliano Simeone melewati tangan kiper Thibaut Courtois.
Namun, Real berhasil menyamakan kedudukan ketika Mbappe mencetak gol kedelapannya musim ini melalui peluang pertamanya di pertandingan ini, melepaskan tembakan yang melewati kiper Jan Oblak setelah menerima umpan Guler yang membelah pertahanan.
Guler membawa Real unggul dengan gemilang ketika ia menyambar umpan silang Vinicius Jr. dengan tendangan setengah voli, tetapi Atletico hampir menyamakan kedudukan dalam semenit kemudian ketika Alvarez melepaskan tembakan melengkung yang membentur tiang gawang.
Pertandingan tak kunjung berakhir hingga babak pertama berakhir, Atletico harus kehilangan gol Clement Lenglet yang dianulir karena handball, sebelum Sorloth menyundul umpan silang Koke yang luar biasa melewati Courtois di tiang jauh.
Keadaan berbalik menguntungkan Atletico di awal babak kedua ketika Guler memberikan penalti, dengan ceroboh menendang Nico Gonzalez di dahinya dengan tendangan tinggi di situasi sepak pojok.
Alvarez, yang hat-trick-nya membantu Atletico meraih kemenangan 3-2 atas Rayo Vallecano tiga hari sebelumnya, dengan akurat mengeksekusi penalti dan kemudian memperbesar keunggulan ketika ia melepaskan tendangan bebas melengkung yang melewati pagar betis dan melewati tangan kanan Courtois.
Alonso melakukan serangkaian pergantian pemain, tetapi Real gagal mengancam Atletico hingga tuan rumah menegaskan penampilan mereka dengan gol kelima.
Alex Baena menangkap umpan lepas di lini tengah dan melepaskan umpan kepada rekan penggantinya, Griezmann, yang meluncur ke kotak penalti sebelum menggulirkan bola melewati Courtois.
Real tetap berada di puncak klasemen La Liga dengan selisih dua poin dari Barcelona yang berada di posisi kedua, yang akan menjamu Real Sociedad pada hari Minggu (17:30 BST), sementara Atletico – yang belum pernah kalah sejak laga pembuka – terpaut enam poin di posisi keempat.