隨著瓦拉內正式加盟曼聯，原來不知不覺他已經在皇馬十個年頭，當初就是球隊名宿齊達內推薦瓦拉內給皇馬，開啟其皇馬之旅，但隨著齊達內第二次離開“銀河艦隊”，瓦拉內亦到決定接受新的挑轉戰英超。
2011/12賽季，瓦拉內正式從法甲球隊朗斯加盟皇馬，穿上19號球衣。當時陣中有佩佩、勞爾·阿爾比奧爾及穆里尼奧“愛將”裡卡多·卡瓦略，拉莫斯亦在該季開始從右後衛轉型為中後衛，但瓦拉內在這環境下仍能得到不少上陣機會，在西甲第五輪，客場對陣桑坦德競技獲得首次亮相機會，更在下一場對陣巴列卡諾的比賽中接應角球后腳撞入，成為為皇馬進球最年輕的外援。瓦拉內隨後更得到在歐冠亮相的機會。該季瓦拉內協助皇馬打破積分、進球紀錄奪得西甲冠軍。
2012/13賽季，瓦拉內穿上2號球衣，在裡卡多·卡瓦略年事而高、勞爾·阿爾比奧爾不獲穆里尼奧信任下，瓦拉內的上陣機會增多，更在季初奪得西班牙超級盃冠軍。但該季皇馬在聯賽被巴塞羅那大幅拋離，歐冠成績未見突出，而且“穆三季”魔咒再臨，穆里尼奧與陣中的卡西利亞斯、佩佩等主力不和。瓦拉內卻把握這個機會踢出成名的一戰。國王杯四強對陣巴塞羅那的首回合，比賽中瓦拉內搭檔裡卡多·卡瓦略出任中後衛，但由於後者久疏戰陣頻頻失誤，裡卡多·卡瓦略一度由於後場傳球失誤令哈維有面對空門的機會，但瓦拉內挺身而出“護空門”，隨後賽事更交出多個精彩及關鍵的攔截，當中包括後追破壞法佈雷加斯的“單刀”，更在比賽末段更接應厄齊爾傳中，頭槌建功，為球隊1-1逼平巴塞羅那，強勢表現令瓦拉內坐穩正選之位。
國王杯四強次回合，瓦拉內不但再次正選上陣，更取得進球，協助球隊兩回合計4-2淘汰巴塞羅那，打入國王杯決賽，遺憾季尾因傷缺陣國王杯決賽，穆里尼奧被逼起用勞爾·阿爾比奧爾出任正選對陣馬德里競技，結果法爾考把勞爾·阿爾比奧爾玩弄於股掌間，皇馬最終反勝為敗，失落冠軍，再加上同樣失利於聯賽、歐冠，令穆里尼奧在皇馬的時代畫上句號，不過瓦拉內能在重視防守的名帥手下學習兩季，亦能把握難得的機會在場上一鳴驚人，成為皇馬未來能倚重的後防基石。
隨著穆里尼奧的時代結束，取而代之的是安切洛蒂時代，但安切洛蒂更為信任佩佩搭檔拉莫斯的中後衛組合，但瓦拉內亦都成為無可爭議的第三中後衛，經常把握輪換及正選中後衛受傷的情況下有上陣機會。國王杯決賽，瓦拉內替補上場協助球隊守住勝局，以2-1戰勝巴塞羅那，瓦拉內首奪國王杯冠軍，完成國內大滿貫的榮譽（西甲、國王杯、西班牙超級盃）。更在上演“同市德比”的歐冠決賽中代替受傷的佩佩出任正選，皇馬最終在加時階段以4-1反勝馬德里競技，瓦拉內21歲就成為歐洲冠軍。
2014/15賽季，瓦拉內先以法國隊正選身份完成自己首屆世界盃，歸隊後再以第三中後衛身份為皇馬拿下歐洲超級盃、世俱杯兩項冠軍，先是在皇馬完成“全滿貫”成就，更協助球隊取得打破當時歐洲紀錄的22連勝壯舉。在下半季，皇馬受到“傷兵潮”影響，當中包括一對正選中後衛拉莫斯及佩佩，令瓦拉內上陣時間大增，但表現未見突出，更在搭檔納喬對陣馬德里競技的西甲賽事中錯漏不斷，令球隊以四球慘敗，國王杯再遭馬德里競技淘汰。當時皇馬的形勢轉弱，安切洛蒂為扭轉球隊頹勢而劍走偏鋒，讓中後衛拉莫斯客串後腰，瓦拉內順理成章與佩佩成為正選中後衛組合。歐冠八強次回合再對馬德里競技，皇馬憑藉這奇招制勝，不但淘汰對手進軍四強，更取得該季八戰馬德里競技的第一勝，另外瓦拉內對陣馬德里競技的一段高速推進亦都成為一時佳話。歐冠四強兩回合對陣尤文圖斯，安切洛蒂均將三名中後衛派上用場，可惜兩回合計以2-3不敵對手，最終西甲、國王杯、歐冠均無冠收場，安切洛蒂亦都慘遭解僱。
2015/16賽季，皇馬經過短暫的貝尼特斯時代，正式進入齊達內時代，雖然皇馬力追下，西甲仍以一分不敵巴塞羅那，但歐冠一路過關斬將打入決賽，更在點球大戰擊敗同市死敵馬德里競技奪冠，亦是瓦拉內四屆歐冠冠軍中，唯一沒有參與決賽的一次。
瓦拉內只用了四季時間，就已經向外界證明自身的身價及實力，成為拉莫斯與佩佩的可靠替補，但已經成為國家隊正選的瓦拉內卻一直未能坐穩皇馬的主力位置，這情況隨著齊達內上任有所變回，瓦拉內在皇馬的後半段生涯如何？下回分曉。
