Po odejściu trzeciego bramkarza Realu, Jordiego Codiny, w lecie 2009 roku, Antonio Adán awansował do seniorskiej ekipy Los Blancos. Z powodu dużej rywalizacji ogrywał się w Realu Madryt Castilla, gdzie miał niepodważalne miejsce w pierwszym składzie. Po przyjściu do klubu José Mourinho, portugalski szkoleniowiec od razu przesunął wychowanka "Królewskich" do kadry pierwszego zespołu.
8 grudnia 2010 roku, doczekał się oficjalnego debiutu w pierwszej drużynie Realu. Na murawę wszedł w 44 minucie spotkania, zastępując Jerzego Dudka, który w pojedynku z jednym z graczy AJ Auxerre nabawił się kontuzji szczęki. Real ograł francuski zespół 4-0, a młody bramkarz pokazał się z dobrej strony. Kolejną szansę otrzymał 6 stycznia 2011 roku. Mimo dobrego meczu goalkeepera, klub ze stolicy Hiszpanii przegrał wyjazdowe spotkanie w 1/8 finału Pucharu Króla z Levante UD, 0-2. Drużyna zagrała w mocno okrojonym składzie, a spowodowane było to faktem, iż w pierwszym spotkaniu Real rozgromił u siebie rywala 8-0. Ciężką pracą na treningach i bardzo dobrymi występami na boisku, wywalczył sobie miano drugiego bramkarza Los Merengues.