En su primera campaña en Madrid —la Temporada 2011/12— disputó siete encuentros de Liga, cinco de ellos como titular. Al mismo tiempo, la mejor campaña de la historia de la copa Colombia, le permitía al equipo cardenal llegar a la final con una campaña casi perfecta con solo una derrota en toda la competición. A partir de esa fecha, Santa Fe lograría una racha victoriosa de 4 fechas, hasta el posterior empate contra Atlético Nacional y Once Caldas; lo cual compensaría con una seria y contundente goleada de 5-0 contra el Real Cartagena. El 8 de mayo de 2011 anotó su primer gol como profesional en un empate 1-1 con el S. M. Caen. Su primer gol lo marcó en el siguiente partido liguero, en su estreno oficial en el Santiago Bernabéu. La décima jornada, después de la victoria en Rosenborg entre semana que los situaba segundos en la fase de grupos de la Europa League, se jugó el derbi madrileño en el Santiago Bernabéu.
Durante una fase regular de la liga, el equipo capitalino consigue quedar primero en la fase de grupos lo que le permitió disputar la fase de cuadrangulares semifinales con la ventaja del punto invisible. En su costado se abre una herida vertical y está, además, atravesado por una lanza. Tras la firma, el máximo mandatario blanco le ha regalado a su estrella una reproducción de la madrileña Puerta de Alcalá. Copa Mundial de Fútbol de 2010 en Sudáfrica, y fue máximo goleador de la liga alemana en 2012-13 con 25 goles en 34 partidos. En su palmarés tiene una Bundesliga con el Dortmund, una Liga y una Supercopa de España con el Real Madrid y una Copa alemana y una Supercopa con el Schalke.
Omar Pérez, no se había podido recuperar completamente de una lesión de la rodilla; y el equipo había perdido la final de la Copa Colombia frente a Junior de Barranquilla. Nómina campeona de la Superliga de Colombia 2013: Camilo Vargas, Juan Daniel Roa, Carlos Valdés, Francisco Meza, Yulian Anchico, Luis Carlos Arias, Daniel Torres, Jhon Valencia, Omar Pérez, Wilder Medina, Cristian Martínez Borja. Nómina campeona de la Superliga de Colombia 2015: Róbinson Rufay Zapata, Juan Daniel Roa, Yerry Mina, Francisco Meza, Dairon Mosquera, Luis Carlos Arias, Daniel Torres, Yulián Anchico, Omar Pérez, Wilson Morelo, Luis Páez. El defensor, como tocado por la varita mágica de Pérez, metió un cabezazo, y la hazaña quiso que el arquero Armani lo atajara y que diera rebote.
—El reconocimiento externo es bueno, pero mi única satisfacción personal es el reconocimiento interno, el de mi entrenador, el de mi cuerpo técnico y el de mis compañeros que juegan a mi lado. Que un jugador rojiblanco con contrato se desplace a Madrid y pase reconocimiento médico con otro club seguro que no es bien recibido por Urrutia y cía. A los 22 años, ganó su primer Balón de Oro y el premio al Jugador Mundial de la FIFA del año. El 20 de marzo renunció el director técnico Gerardo Pelusso, tras diferencias con el jugador argentino Omar Pérez. 1-1 entre Santa Fe y Millonarios, curiosamente, con goles de Nelson Ramos, de Millonarios; y Omar Pérez de Santa Fe, ambos desde el punto de penal. Posteriormente en la segunda fecha del cuadrangular, y tras la disputa de un intenso partido contra La Equidad en el Estadio de Techo el equipo logra sacar un punto importante, tras empatar 2-2 como visitante.
El 28 fue el partido de vuelta en el Estadio El Campín de Bogotá. El miércoles 23 de septiembre, en el Estadio Jocay, de Manta, Ecuador, Santa Fe perdió ante el Emelec de Guayaquil. Quedando dos partidos para lograr la clasificación a la final de liga, el equipo capitalino pierde en casa ante el Once Caldas, lo que obligaría a postergar su clasificación en la última fecha de los cuadrangulares. Al finalizar los 120 minutos sin goles, Santa Fe volvió a disputar una final desde los 12 pasos. 253 partidos, cinco títulos, 11 goles y una sola expulsión, siendo defensa.