Mateos mängis Real Madridi eest aastatel 1953 kuni 1961. Ta võitis klubiga neli korda Meistrite liiga (European Cup). Kuigi ta jäi Realis tollaste staaride Raymond Kopa ja Alfredo Di Stefano varju, oli Mateos siiski väga väärtuslik meeskonna liige, kes näiteks lõi avavärava nende 2-0 võidus Stade de Reimsil 1959-aasta Meistrite liiga finaalis.
Pärast Realist lahkumist jätkas Mateos oma karjääri Hispaanias, Ameerikas ning Lõuna-Aafrikas.