Em 18 de abril de 2007, depois de não conseguir renovar seu contrato com o Borussia,[7] Metzelder se transferiu para oReal Madrid no final da temporada em uma transferência gratuita.[8][9] Em fevereiro de 2008, depois de conseguir se manter livre de lesões nos primeiros meses de sua aventura na Espanha, ele passou por uma cirurgia na sola do pé, resultando em quase 60 dias sem poder atuar;[10] Em 11 de maio, após perder o confronto de oitavas de final daUEFA Champions League contra a A.S. Roma, ele retornou e jogou os 90 minutos completos contra oReal Zaragoza (empate em 2–2 fora de casa).[11]
Apesar da falta de tempo de jogo, Metzelder participou de todas as partidas da Alemanha naUEFA Euro 2008, novamente em parceria com Mertesacker.[12] Na La Liga de 2008–09 ele foi o principal beneficiário de uma suspensão de dez jogos imposta ao Pepe do Real Madrid; depois de uma atuação estelar na vitória por 4–2 noSevilla FC[13] ele também jogou na derrota por 6–2 em casa para oFC Barcelona, somando o melhor da sua carreira – na Espanha – 12 jogos.[14]
Metzelder deixou o Real Madrid após o término de seu contrato em 30 de junho de 2010.[15]
Em 27 de abril de 2010, antes do final da temporada, Metzelder anunciou seu retorno à Alemanha, concordando em um contrato de três anos com oFC Schalke 04, clube onde já havia jogado nas categorias de base 15 anos antes.[16] Seus dois primeiros jogos na liga pelo clube, na 2010–11, terminaram em derrotas por 2–1, para Hamburger SV eHannover 96.[17][18]
Metzelder participou de dez partidas completas na edição 2010–11 da UEFA Champions League, resultando em uma campanha até a semi-final. Ele também somou cinco jogos naDFB-Pokal, incluindo a semi-final contra oFC Bayern Munich (vitória por 1 a 0)[19] e a Final da DFB-Pokal de 2011 contra oMSV Duisburg (goleada de 5 a 0).[20]
Em maio de 2013, Metzelder, aos 32 anos, anunciou sua aposentadoria do futebol profissional ao final da temporada de 2012–13 da Bundesliga.[21] Em julho de 2019, ele foi contratado como comentarista pela emissora públicaARD.[22] No momento em que foi colocado sob investigação criminal, em setembro de 2019, ele era comentarista daSky Sports.[23]
Em setembro de 2019, passou a ser investigado por posse e tráfico depornografia infantil. Segundo o jornal alemãoBild, foi a própria mulher do ex-jogador que o denunciou à policia.[24]