Saúl Ñíguez (21) adelantó a los rojiblancos, y el uruguayo Luis Suárez (81) evitó la primera derrota de los catalanesen el certamen.
En la clasificación, el Barcelona suma 22 unidades, por los 17 del Real Madrid, que es ahora segundo al imponerse por 2-1 en Getafe.
El Atlético y el Sevilla (que perdió 1-0 en Bilbao) siguen a los dos grandes, ambos con 16, aunque podrían verse superados mañana si el Valencia (5o.) vence al Betis (6o.).
El Barcelona perdió sus primeros puntos de la temporada pero al final pudo conservar la imbatibilidad, pese a que durante la primera hora de juego el equipo que entrena el argentino Diego Simeone dispuso de las mejores ocasiones de gol y el arquero azulgrana Marc André Ter Stegen fue determinante con paradas de mérito.
Al conjunto de Ernesto Valverde le costó mucho encontrar la manera de romper la defensa atlética, pero el cansancio de los locales y la mayor presión de los azulgranas acabaron rindiendo frutos.
Los barcelonistas, no obstante, tuvieron al final oportunidades para haberse llevado los 3 puntos de su primera visita al Wanda Metropolitano, que recibió al Barsa con miles de banderas españolas y cánticos en favor de la unidad del país en el primer partido por la celebración, el 1 de octubre, de un referendo por la independencia en Cataluña, que ha tensado en los últimos días las relaciones entre el gobierno central y el regional.
El Real Madrid recortó de esta forma su desventaja sobre su gran rival a cinco puntos, gracias al gol, el primero en esta liga, que logró el portugués Cristiano Ronaldo para dar el triunfo (2-1) a los blancos en su visita al Getafe (14).
En el partido 100 de Zinedine Zidane como técnico blanco, Ronaldo marcó con una volea cruzada en el minuto 85 para por fin romper su sequía en Liga. El cuatro veces ganador del Balón de Oro lo celebró con aspavientos de rabia mientras sus compañeros le abrazaban.
Antes del gol de Ronaldo, el francés Karim Benzema (39) había adelantado a los visitantes y Jorge Molina (56) igualó para los locales.