W przygotowaniach do kolejnego sezonu trenował z pierwszym zespołem, w którym ostatecznie zadebiutował 27 maja 2001 na Vicente Calderón wchodząc na murawę w 65. minucie spotkania z CD Leganés. W czasie występu miał 17 lat i 68 dni, co uczyniło go najmłodszym debiutantem w historii klubu. Tydzień później zdobył swojego pierwszego ligowego gola w spotkaniu przeciwko Albacete Balompié, a Atlético zakończyło rozgrywki poza miejscem premiującym awans do Primera División.
W kolejnym sezonie, w którym to Torres wystąpił w 36 spotkaniach, zespół wywalczył promocję do pierwszej ligi. Pierwszy sezon w Primera División Hiszpan zakończył z 29 występami i 12 zdobytymi golami, a Atlético uplasowało się na 11. miejscu. W kolejnym sezonie Torres poprawił swoje osiągnięcie z poprzednich rozgrywek, strzelając 19 bramek w 35 ligowych spotkaniach, co dało mu trzecie miejsce w klasyfikacji strzelców. W wieku 19 lat został najmłodszym kapitanem w historii klubu. Atlético nie zdołało się zakwalifikować do Pucharu UEFA, ale dzięki zajęciu w lidze 7. pozycji uzyskało awans do Pucharu Intertoto. W spotkaniu z OFK Beograd zdobył dwa gole, które były jego pierwszymi w europejskich pucharach. Atlético dotarło do finału, w którym przegrało po rzutach karnych z Villarreal CF.