El Atlético de Madrid en su primera temporada bajo el nombre de Athletic Aviación logró conquistar la última edición del Campeonato del Centro, el cual era llamado desde el año 1932 como Campeonato Mancomunado del Centro. De esta manera, el Athletic volvió coronarse campeón después de casi 12 años.
El 28 de abril de 1940 bajo la dirección técnica de Ricardo Zamora, se adjudicó el título de campeón de la Primera División por primera vez en su historia, donde se destacaron entre sus filas «Los Tres Mosqueteros»: Germán Gómez, Gabilondo y Machín, además de «el capitán de la eterna sonrisa», Pepe Mesa.
Inmediatamente luego de obtener el título, el entrenador Zamora es detenido y encarcelado por la Dictadura acusado de «rojo», pudiendo reincorporarse recién para diciembre de ese mismo año.
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A pesar de ello, en septiembre y debido a su condición de campeón de Liga, se enfrentaron ante el campeón de Copa, con una contundente victoria por 7-1. Este torneo constituyo el primer precedente de la Supercopa de España y cuya oficialidad es discutida.
En estos días, el Atlético de Madrid, actual Athletic Aviación, alternaba su localia en Chamartín y en el Estadio de Vallecas (que ya lo había utilizado durante su estadía en Segunda antes del conflicto bélico civil), inaugurado así como campo de Primera División, mientras se continuaban con la reconstrucción del Stadium Metropolitano atacado durante la Guerra Civil, al que el Atlético retornaría en 1943 (y que a su vez prestaría desde 1946 a su eterno rival para que también jugara allí como local mientras construía su nuevo estadio).
Fue así como el Atlético logro un record al no perder ni un solo partido como local en Vallecas en su primera temporada, logrando obtener su primera Liga la última jornada con una victoria en el recinto vallecano, y extendió su racha durante los siete primeros partidos como local de la siguiente, para un total de diecinueve partidos invicto en casa.
Este récord de partidos invictos luego del estreno de un estadio en la máxima categoría, se ha mantenido vigente desde entonces y sólo ha estado cerca de superarlo el propio Atlético de Madrid, en la temporada del estreno de su nuevo Estadio Metropolitano en 2018.
Para la temporada siguiente, el 2 de marzo de 1941 con la vuelta a la dirección de Ricardo «el Divino» Zamora, luego de su liberación, el Atlético revalidó su título de campeón de la Primera División, logrando su primer bicampeonato.
El 22 de junio de 1941, el Atlético lograría otro título oficial de carácter regional, haciéndose de la Copa Presidente Federación Castellana, tras derrotar 3-0 al Real Madrid en el partido de vuelta de la final.
A partir de allí, el equipo no conseguiría más títulos en esta etapa, solamente el subcampeonato de la Liga de 1944 y luego de siete temporadas, Zamora abandera el Atlético en 1946, con la llegada de Emilio Vidal.
En 1947, finalizó la vinculación entre el Club y el Ejército del Aire, habiendo solicitado este último que se volviera a cambiar el nombre retirando la palabra «Aviación». No obstante, el Atlético de Madrid y el Ejército del Aire, continuaron honrándose en posteriores homenajes.
