Nahuel Molina kom gestunum yfir á 20. mínútu eftir stoðsendingu frá Jose Gimenez, áður en sá síðarnefndi var sjálfur á ferðinni fjórum mínútum síðar eftir undirbúning Antoine Griezmann.
Griezmann lagði svo einnig upp þriðja mark liðsins fyrir Alvaro Morata á 38. mínútu, Cyle Larin minnkaði muninn fyrir heimamenn með marki úr vítaspyrnu stuttu fyrir hálfleikshléið og staðan var því 3-1 þegar liðin gengu til búningsherbergja.
Sergio Escudero minnkaði svo muninn enn frekar fyrir heimamenn þegar um stundarfjórðungur var til leiksloka, en gestirnir endurheimtu tveggja marka forystu á 86. mínútu þegar Joaquin Fernandez varð fyrir því óláni að setja boltann í eigið net.
Það var svo Memphis Depay sem gulltryggði sigur gestanna með marki í uppbótartíma og niðurstaðan varð því 5-2 sigur Atlético Madrid. Madrídingar eru nú með 66 stig í þriðja sæti eftir 32 leiki, tveimur stigum á eftir nágrönnum sínum í Real Madrid sem sitja í öðru sæti.
Valladolid situr hins vegar í 15. sæti með 35 stig, fjórum stigum fyrir ofan fallsvæðið.