Två snabba mål i andra halvlek frälste Atlético. Först kvitterade Ángel Correa i den 57:e minuten och tio minuter senare gjorde den tidigare Barcelonastjärnan Luis Suárez 2–1.
– Mitt jobb är att hjälpa laget och jag betalar tillbaka genom att göra mål. Atlético är en stor klubb och vi har visat det den här säsongen, säger matchhjälten i en tv-intervju efter slutsignalen.
Även huvudstadsrivalen Real Madrid tycktes tyngda av stundens allvar. Det krävdes tre poäng hemma mot Villarreal för att ens ha en chans att utmana om La Liga-titeln. Men även Real låg under med 0–1 efter första halvlek – som de också vände på.
Det är första gången sedan 2014 som Atlético plockar hem titeln. Försprånget på 11 poäng krympte betänkligt under andra halvan av säsongen, men till slut höll Atlético konkurrenterna bakom sig.
– Vi har varit det jämnaste laget och därför är vi mästare, säger Suárez.
Visade karaktär
Det såg dock skakigt ut i inledningen av sista omgången.
Real Valladolid stod för en klinisk kontring efter en Atlético-hörna och Oscar Plano avslutade med en lågt avslut förbi Jan Oblak i den 18:e minuten.
Men det rödvitrandiga Madridlaget visade karaktär när allt skulle avgöras.
Joaquín Correa dansade sig igenom ett tätt motståndarförsvar och avslutade med en tåpaj i nät från straffområdeslinjen drygt tio minuter in i andra halvlek.
I den 67:e minuter stod en Valladolidspelare för en helt misslyckad hemåtpass som Luis Suárez snappade upp. 34-åringen gjorde inget misstag på friläget och vändningen var ett faktum.
Anfallsstjärnan anslöt till klubben inför den här säsongen sedan han ratats av toppkonkurrenten Barcelona.
– Jag är bara glad över hur mycket Atlético har uppskattat mig. De har gett mig chansen att visa att jag fortfarande kan prestera på den här scenen. Tack för att ni litade på mig, säger han.
Slutminutsdrama i Madrid
Real Madrid såg länge ut att få gå tomhänta från sin match. Men först kvitterade Karim Benzema i den 87:e minuten, och sedan gjorde mittfältsveteranen Luka Modric segermålet på tilläggstid. De hade behövt poängtapp från Atlético för att det skulle räcka till titeln.
För Valladolid innebär resultatet att de flyttas ned till andradivisionen, även Huesca och Eibar är klara för nedflyttning.
Alexander Isaks Real Sociedad säkrade femteplatsen och Europa League-spel för nästa säsong efter segern med 1–0 borta mot Osasuna. Alexander Isak trodde att han hade tryckt in sitt 17:e La Liga-mål för säsongen, men det skrevs senare till ett självmål.
