Koke Resurreccion mengawali kariernya sebagai pesepak bola profesional kala diorbitkan dari akademi ke tim utama Atletico Madrid pada September 2009. Ia melakoni debut kala Atletico Madrid ditaklukan Barcelona dengan skor 2-5 pada pekan ke-3 LaLiga Spanyol 2009/2010 pada 19 September 2009. Ia mulai menampilkan performa apik ketika Atletico Madrid dilatih Diego Simeone pada pertengahan 2011/2012. Koke selalu menjadi andalan di lini tengah Los Colchoneros asuhan Simeone di semua kompetisi termasuk Liga Champions.
Ia menjadi bagian penting Atletico Madrid kala mencapai final UCL 2013/2014 dan 2015/2016. Sayangnya, Koke gagal mengantarkan Los Colchoneros meraih gelar juara UCL setelah kalah dua kali dari Real Madrid dalam dua laga final tersebut. Ia baru-baru ini mengukir rekor sebagai pemain ketiga dengan jumlah penampilan UCL terbanyak di bawah asuhan satu pelatih. Koke bermain dalam 110 pertandingan dan mencetak 5 gol serta 13 assist UCL bersama Atletico Madrid asuhan Simeone per 31 Januari 2026.
Dari tiga pemain di atas, hanya Koke yang belum menjuarai UCL. Giggs dan Scholes menjuarai UCL bersama MU asuhan Sir Alex Ferguson sebanyak dua kali pada 1998/1999 dan 2007/2008. Sementara itu, pencapaian terbaik Koke selama bermain di UCL ketika mengantarkan Atletico Madrid mencapai final pada 2013/2014 dan 2015/2016. Masa depannya bersama Atletico Madrid belum menemui kejelasan mengingat kontraknya akan habis pada Juni 2026.