Włodarze "Los Blancos" przeznaczyli na transfer pomocnika 5,3 miliona euro. To drugie po Danielu Carvalaju wzmocnienie Realu w letnim okienku.
21-latek przybył na Santiago Bernabeu zimą na zasadzie wypożyczenia. Występował głównie w drużynie rezerw. W minionym sezonie rozegrał 15 spotkań, w których strzelił jedną bramkę. Zadebiutował również w pierwszym zespole w wygranym przez stołecznych 3-1 spotkaniu z Betisem.
Casemiro sięgnął z reprezentacją Brazylii U-20 po mistrzostwo świata w 2011 roku.