Latem 1987 roku Llorente przeszedł z Atlético do lokalnego rywala, Realu Madryt, prowadzonego przez Leo Beenhakkera. W Realu swój debiut zanotował 29 sierpnia 1987 w meczu z Cádizem CF (4:0). Przez pierwsze trzy sezony na ogół grał w pierwszym składzie Realu, jednak stracił je już za trenerskich kadencji Johna Toshacka i Alfredo Di Stéfano. Do 1994 roku pełnił rolę rezerwowego. Z Realem trzykrotnie wywalczył mistrzostwo Hiszpanii w latach 1988, 1989 i 1990, dwukrotnie zdobył Puchar Króla (1990, 1993) oraz czterokrotnie Superpuchar Hiszpanii (1988, 1989, 1990, 1993).
W 1994 roku Llorente odszedł z Realu do beniaminka Primera División SD Compostela, w którym zadebiutował 4 lutego 1995 w meczu z Realem Sociedad (1:1). W 1998 roku spadł z Compostelą do Segunda División i po degradacji zdecydował się zakończyć karierę piłkarską.