Lambang klub pertama Real Madrid adalah desain sederhana dengan sebuah jalinan dekoratif dan tiga huruf kapital yang dituliskan sebagai "MCF" yang merupakan singkatan dari Madrid Club de Futbol yang dibalut warna biru gelap dalam kostum warna putih. Perubahan pertama lambang klub terjadi pada tahun 1908, ketika mereka mengadopsi bentuk yang lebih ramping dan penempatan huruf inisial klub di dalam lingkaran. Perubahan berikutnya dari logo kemudian tidak terjadi sampai Pedro Parages menjadi presiden klub pada tahun 1920. Pada saat itu, Raja Alfonso XIII memberikan nama tambahan bagi Madrid, yaitu "Real" yang diterjemahkan secara bebas sebagai "Kerajaan" yang kemudian membuat klub dikenal dengan nama "Real Madrid". Sebagai perubahannya, mahkota simbol kerajaan dari Alfonso ditambahkan ke bagian atas logo dan kemudian menjadi gaya tersendiri dari klub Real Madrid Club de Futbol. Seiring pembubaran monarki pada tahun 1931, semua simbol-simbol kerajaan (mahkota di bagian atas logo dan kata-kata Real) dihilangkan. Mahkota kemudian digantikan oleh strip murbei gelap yang mencirikan Region Castile. Pada tahun 1941—dua tahun setelah berakhirnya Perang Saudara Spanyol—simbol dan tulisan "Corona Real" atau "Royal Crown" yang sempat dihilangkan, dipulihkan dan dipadukan dengan garis murbei Castile. Selain itu di bagian atas logo juga dibuat penuh warna, dengan warna emas yang paling signifikan, dan klub ini kembali disebut Real Madrid Club de Futbol. Modifikasi terbaru di bagian atas logo terjadi pada tahun 2001 ketika klub ingin lebih menonjolan citra untuk abad ke-21 dengan menstandarkan bagian atas logonya. Salah satu modifikasi yang dilakukan adalah mengubah garis murbei biru tua dengan warna biru yang agak cerah.

Warna tradisional kostum Real Madrid untuk pertandingan kandang adalah putih, meskipun awalnya mengadopsi garis miring biru di kaus mereka (desain itu disimpan di logo klub), tetapi sekarang ini desain tersebut tidak dipakai lagi. Kaus kaki pertama yang dipakai berwarna biru gelap. Kaus bergaris biru kemudian digantikan oleh kaus polos berwarna putih yang mengadopsi model dari klub Corinthian F.C. pada tahun 1902. Pada tahun yang sama, kaus kaki biru diganti dengan warna hitam. Pada awal 1940-an, manajemen tim mengganti model kostum mereka dengan menambahkan kancing pada kaus mereka dan penempatan logo klub di sebelah kiri yang bertahan sampai saat ini. Pada 23 November 1947, dalam pertandingan melawan Atletico Madrid di Stadion Metropolitan, Real Madrid menjadi tim Spanyol pertama yang mengenakan kaus bernomor. Sementara, warna tradisional kostum Real Madrid untuk pertandingan tandang adalah hitam atau terkadang ungu..

Perlengkapan klub saat ini diproduksi oleh Adidas yang kontraknya dimulai sejak tahun 1998. Kaus pertama Real Madrid disponsori oleh Zanussi, yang disepakati untuk musim 1982—1983, 1983—1984, dan 1984—1985. Setelah itu, Real Madrid disponsori oleh Parmalat dan Otaysa, sebelum kontrak jangka panjang dijalin bersama Teka pada tahun 1992. Pada tahun 2001, Real Madrid mengakhiri kontrak mereka dengan Teka dan untuk satu musim digunakan logo Realmadrid.com untuk mempromosikan situs web resmi klub. Kemudian, pada tahun 2002, mereka megadakan kesepakatan yang ditandatangani dengan Siemens Mobile dan pada tahun 2006, logo BenQ Siemens muncul di kaus klub. Sponsor di kaus klub Real Madrid saat ini adalah bwin.com menyusul masalah keuangan yang dialami BenQ Siemens.