Tras el Mundial Sub-20 de 2007, en el que jugó con España , el Real Madrid decidió firmar una ampliación de su contrato, incluyéndolo en la plantilla del primer equipo para la temporada, pero considerando que iba a contar con pocos minutos en el club, es cedido con opción de compra durante la temporada 2007-08 al Getafe CF.
El Getafe se enfrentaba al Valencia CF en esta final, en la que los azulones terminaron cayendo por 3 goles a 1.
Granero lanzó la pena máxima convirtiéndola en gol por el lado derecho del portero, el cual, engañado se tiró a la izquierda.
Granero se ganó la confianza de su técnico, Manuel Pellegrini, realizando una buena temporada.
El sábado 12 de septiembre anotó su primer gol como jugador del Real Madrid en competición oficial, en la segunda jornada de liga frente al RCD Espanyol en el Estadio Cornellá-El Prat, que, curiosamente, fue también el primer gol en competición oficial que se anotaba en el nuevo estadio periquito.
En su primera temporada, en el que el conjunto blanco finalmente salió sin ningún título, alternó la suplencia con la titularidad, con actuaciones irregulares.
En la temporada 2010-11, después de que el Real Madrid comprara dos jugadores en posiciones similares, como Sami Khedira y Mesut Özil, Granero se limitó principalmente a sustituir a estos.
Granero se rompió el ligamento cruzado anterior de la rodilla derecha, una lesión que le obligó a pasar por el quirófano y cuyo tiempo de recuperación se estimó en medio año.
Granero reapareció en el último partido de la Liga, disputado en Anoeta ante el Villarreal CF (1:2) sustituyendo en el segundo tiempo a Imanol Agirretxe.
En la temporada 2015-16 Granero volvió a sufrir numerosas lesiones y disputó 15 partidos.