Griezmann 2021. augusztus 31-én tért vissza az Atlético Madridhoz, amely két évvel korábban 120 millió euróért adta el a Barcelonának. A katalán klub sportigazgatója, Mateu Alemany mindenáron meg akart szabadulni a túlfizetett játékostól, de Griezmann világossá tette számára, hogy csak az Atlético kedvéért hajlandó távozni. A fővárosiak darabra jól álltak csatárposzton, Diego Simeone viszont mindig is Griezmann nagy rajongója volt, ezért meggyőzte Ángel Gil Marín vezérigazgatót, hogy tegyen egy próbát a megszerzésére. Griezmann annyira izgalomba jött a lehetőségtől, hogy még a negyven százalékos fizetéscsökkentésbe is belement, így az átigazolási időszak utolsó perceiben két évre az Atléticóhoz került kölcsönbe.
A francia visszatérése nem ment zökkenőmentesen.
Griezmannt egyértelműen megviselte ez az időszak; az amúgy extrovertált karakter következetesen kerülte a nyilvánosságot, a pályán nyújtott teljesítményét pedig érezhetően befolyásolta a szurkolók neheztelése. Az első öt bajnokiján nem is volt kaput eltaláló lövése. „Megértem, hogy egyesek nem örülnek a jelenlétemnek, de tízezer százalékkal dolgozom azért, hogy újra megkedveljenek” – mondta a csapatról forgatott, Another Way of Living: Atletico de Madrid című dokumentumfilmben. Az októberi meg a novemberi bajnokikon Griezmann három gólt lőtt és két gólpasszt adott, éppen formába lendült volna, amikor megsérült. A barcelonai évek után túlságosan megerőltetők voltak számára az Atlético legendásan kemény edzései. Januárban a Rayo Majadahonda elleni kupameccsen tért vissza a pályára csereként, de 34 perc után ismét húzta a lábát. További másfél hónapig nem tudott játszani. Tavasszal az Atlético jó eredményei segítettek neki közelebb kerülni a szurkolókhoz, de a támadó nem szerzett egyetlen gólt sem az utolsó tizenöt bajnokiján.
Griezmann a nyáron a teljes felkészülést Óscar Ortega, az Atlético erőnléti edzőjének felügyelete alatt töltötte. Az viszont nem volt egyértelmű, hogy még valaha pályára lép-e az együttesben. Extrém bonyolult kétéves kölcsönszerződése szerint az Atléticónak 40 millió eurót kellett volna fizetnie 2023 nyarán, ha a játékos a lehetséges meccsek legalább ötven százalékán minimum 45 percet a pályán tölt (ez alól kivételnek számítanak azok a mérkőzések, amelyeken sérülés vagy eltiltás miatt nem áll rendelkezésre). Ha nem játszik legalább a felén ezeknek a találkozóknak, akkor az Atléticónak nem kell fizetnie semmit. A 2021/22-es évadban Griezmann a meccsek nyolcvan százalékán játszott, és bár akadtak gondok a formájával, Simeone mindig is a csapat kulcsfontosságú tagjaként tekintett rá. A Barcelona ezért arra számított, hogy Griezmann 2022/23-ban is alapember lesz, és az üzlet létrejön. Csakhogy időközben Álvaro Morata és Saúl Niguez is visszatért kölcsönből az Atléticóhoz, amelynek bérkerete így jelentősen megnövekedett.
