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2018年11月7日，中超联赛第29轮，上海上港队主场2-1战胜北京人和队，提前一轮夺得中超联赛冠军。武磊在下半场破门，打进个人本赛季第27球，超越李金羽的26球，创造了职业联赛历史上国内球员单赛季进球纪录。
2019年1月28日，西甲皇家西班牙人足球俱乐部官方宣布武磊加盟，是继张呈栋之后，第二位前往西甲联赛一线队的中国球员。 2月3日，2018-19赛季西甲联赛第22轮，西班牙人客场2比2逼平比利亚雷亚尔，武磊替补登场完成首秀 。
2019年2月10日，2018-19赛季西甲第23轮，西班牙人主场2-1逆转巴列卡诺，武磊上半场替补出场换下受伤的皮亚蒂，下半场制造扳平比分的点球 。2月17日，西甲第24轮，西班牙人客场0比0战平瓦伦西亚，武磊首次代表西班牙人队首发出场 。
2019年3月2日，2018-19赛季西甲第26轮，西班牙人主场3比1力克巴拉多利德。武磊首发出战84分钟，在比赛第65分钟单刀破门收获西甲处子球 。这也是中国球员第一次在西甲赛场取得进球 。
2019年3月9日，2018-19赛季西甲第27轮，西班牙人客场1-1毕尔巴鄂竞技，武磊连续4轮首发并助攻法昆多·费雷拉破门 。4月25日，西班牙人在西甲第34轮中1-1战平塞尔塔，本场比赛重回首发的武磊凌空抽射破门，打入自己留洋生涯的第二粒进球 。2019年5月，武磊进球帮助西班牙人进入欧联杯。 5月22日，武磊当选西甲第38轮最佳球员。 该赛季结束之后，武磊成功进行了左肩的手术 。
2019年7月21日，西班牙人队在热身赛中以3-1战胜朗斯队，武磊伤愈复出替补登场制造点球 。北京时间7月26日，西班牙人主场对阵斯塔尔南的欧联杯资格赛首回合比赛中，武磊下半场替补出场，完成了他的欧战首秀 。2019年8月16日，2019-20赛季欧联杯资格赛，西班牙人主场迎战卢塞恩。武磊入选西班牙人首发阵容。
2019年10月3日，在欧联杯小组赛第二轮中，西班牙人队远赴俄罗斯客场挑战莫斯科中央陆军，西班牙人队2-0战胜对手，武磊首发，并在第64分钟单刀球破门。
2019年11月24日，2019-20赛季西甲联赛，西班牙人坐镇主场迎战赫塔菲。上半场，中国球员武磊垫射打进新赛季首粒联赛进球。
2019年12月20日，西班牙国王杯首轮，武磊下半时上演梅开二度，帮助西班牙人队客场2：0击败莱里达。至此，武磊在西甲、欧联杯和国王杯均斩获进球，而这也是他留洋生涯首次单场打入两粒进球。
2020年1月5日，在西班牙人与巴塞罗那德比中，武磊在第73分钟替补上场，在第88分钟破门。这粒进球帮助西班牙人在主场2-2绝平巴塞罗那，而武磊也成为了历史上首位攻破巴塞罗那球门的中国球员。 并在赛后入围《世界体育报》评选的该轮西甲最佳阵容。
2020年6月13日，首发出场的武磊在与阿拉维斯的比赛中下半场单刀破门，帮助西班牙人2∶0战胜对手，重燃保级希望。
2020年8月17日，西班牙人俱乐部宣布，中国球员武磊正式与球队续约至2024年6月30日，下赛季将随队征战西乙联赛。
国家队生涯
2004年，武磊在亚足联U14少年足球分区赛上打进6个球，帮助助中国队力压日本队和韩国队夺冠 。
2009年11月，武磊在亚青赛预赛的5场比赛中攻入9球，成为中国U19国青队在此次比赛中的最佳射手 。
2010年2月，武磊入选国足并参加在了在日本举办的东亚四强赛。2月14日，在东亚四强赛国足对阵香港的比赛中，武磊在下半场出场，完成了自己的国家队首秀 。10月3日，在亚洲青年足球锦标赛上，武磊用两个进球和一个助攻帮助中国队3-1战胜沙特队 。
2013年7月8日，中国足协公布了参加东亚四强赛的23人名单，武磊再次入选国家队。7月28日，武磊在东亚杯中国队对阵澳大利亚的比赛中，打进了自己在国家队的处子球 。同年11月15日，在亚洲杯预选赛中国队主场与印度尼西亚队的比赛中，武磊打入他个人在国家队比赛中的第二粒进球，并帮助中国队1:0战胜印度尼西亚 。
2014年9月4日，在中国队与科威特队进行的一场国际友谊赛中，武磊打入个人在国家队的第三粒进球 。10月14日，在中国队对巴拉圭队的比赛中，武磊在上半场第18分钟破门，帮助中国队2-0战胜巴拉圭队 。12月13日，在中国队与吉尔吉斯斯坦的热身赛中，武磊在比赛的第34分钟打入一球，帮助中国队以4-0战胜对手 。
2016年3月29日，2018世界杯预选赛亚洲区40强小组赛最后一轮中，第88分钟，武磊接蒿俊闵妙传破门，帮助中国队2-0战胜卡塔尔队 。
2017年9月5日，在2018世界杯预选赛亚洲区12强赛最后一轮比赛，国足客场2-1击败卡塔尔，武磊在第83分钟打入锁定胜局的一球，但最终国足无缘出线 。
2017年11月29日晚，亚足联颁奖典礼举行，武磊无缘当年度亚洲足球先生，叙利亚球员赫里宾当选。
2018年5月26日，国际友谊赛中，国足凭借武磊在上半场第41分钟的进球，以1-0小胜缅甸，取得近8战的首场胜利 。6月2日，国际热身赛中，国足做客曼谷面对泰国。武磊梅开二度，最终国足客场2-0战胜泰国，这是国足8年来首次热身赛客场取胜 。10月16日，中国国家队在南京奥体中心体育场与叙利亚国家队进行的国际友谊赛中以2-0获胜。比赛第65分钟，郜林将武磊创造的点球射失第68分钟，武磊将于汉超创造的点球罚入 。
2019年1月5日，中国男足国家队公布参加2019年亚洲杯23人名单，武磊入选。 1月11日，亚洲杯C组第2轮国足迎战菲律宾。第39分钟，武磊为国足首开纪录，第65分钟，武磊世界波梅开二度。国足3-0战胜菲律宾。 8月21日，为备战2022年卡塔尔世界杯亚洲区预选赛预赛阶段（四十强赛）的比赛，中国足协公布国家队35人集训名单，武磊入选。 8月30日，中国国家男子足球队公布参加广州集训的26人名单，武磊入选。 9月7日，国足公布世预赛首战24人名单，武磊入选。 9月10日晚，2022年世界杯亚洲区预选赛40强赛比赛开打，第44分钟，武磊俯身头球破门，中国队客战5球大胜马尔代夫队。 9月26日，中国之队官方公布国足新一期大名单，武磊入选。 10月29日，中国足协公布了新一期中国男足集训大名单，武磊入选。
2019年10月10日世预赛40强赛中国队7-0大胜关岛队，比赛第16分钟，武磊禁区内小角度施射破门 。11月14日，世预赛40强赛对战叙利亚队，第29分钟，武磊凌空垫射破门 。
场外生活
认干爷爷
武磊小时候家庭条件不好，在根宝基地里出身于低收入家庭的好苗子并不少，徐根宝想的办法就是帮他们认“干亲”。徐根宝选择的人是有讲究的，首先条件要好，还有最重要的，就是要有气场的家庭。最终徐根宝选择了与自己有交情的画家程十发。由于程十发年纪大了，武磊就认了程十发做自己的爷爷，然后认了他的儿子做干爹。认了这个干爷爷后，武磊每个月的生活费有了着落，球队放假，他也经常去住在程十发家，武磊以前都是住上海的队友家，后来就住程十发家了。直到武磊打上职业联赛，这一“赞助才”告一段落，2007年7月17日程十发去世，武磊专程“回家”吊唁 。
婚姻状况
2014年，武磊结婚 。2015年11月，武磊第一次成为了父亲，妻子为他生下了一个女儿 。2017年4月，武磊的儿子降生 。
感染新冠
2020年3月20日，武磊确诊新冠肺炎 ；3月25日晚间，武磊团队发表声明，对有关其复测阴性的传闻做出回应：武磊仍处于隔离阶段，并未再次做检测 。3月27日，在央视新闻频道的节目中，武磊通过视频连线接受采访，谈到了自己的状况。他透露自己的妻子也出现了症状，随后接受新型冠状病毒检测呈阳性。
症状消失
2020年5月10日，武磊在微博宣布，自己近期两次接受了新冠病毒核酸检测，两次检测结果都为阴性，且IgG抗体为阳性，确认症状已经消失。