Der 27-Jährige verlässt Anfield als Free Agent, nachdem Liverpool und sein Lager nicht in der Lage waren, sich über seinen Wert und sein Gehalt zu einigen, und beendet damit einen fünfjährigen Aufenthalt in Merseyside.
Real Madrid bestätigte den Wechsel in einer Erklärung.
"Er wird für die nächsten vier Saisons, bis zum 30. Juni 2030, ein Spieler von Real Madrid," sagte der Klub.
Konate wechselte 2021 für 35 Millionen Pfund von RB Leipzig zu Liverpool und absolvierte insgesamt 183 Einsätze in allen Wettbewerben für den Klub.
Er gewann die Premier League, den FA Cup und zwei Ligapokale während seiner Zeit in Anfield und etablierte sich als Stammspieler neben Virgil van Dijk in der Innenverteidigung.
Konate ist derzeit mit Frankreich bei der Weltmeisterschaft 2026.
Bevor er sich der Nationalmannschaft anschloss, sprach er über seinen letzten Auftritt für Liverpool, im 2:1-Sieg über Brentford am 24. Mai, der die Premier-League-Saison beendete.
"Ich wusste nicht, dass es mein letzter Auftritt in diesem Trikot vor Ihnen sein würde," sagte er.
Er fügte hinzu, dass er tief traurig war, an diesem Tag nicht die Gelegenheit gehabt zu haben, sich von den Fans zu verabschieden.
Real Madrid hat die Situation von Konate seit Monaten beobachtet und schnell gehandelt, als sein Abgang von Liverpool bestätigt wurde, und fügte einen Premier-League-Sieger zu ihren Defensivoptionen ohne Transferkosten hinzu.
Bayern München, Barcelona und mehrere saudische Klubs hatten ebenfalls Interesse an dem Innenverteidiger bekundet, aber Real Madrid war der erste, der einen konkreten Ansatz machte, als klar wurde, dass er nicht in Anfield bleiben würde.
Der Deal setzt ein jüngstes Muster fort, dass Spieler von Anfield zum Bernabeu wechseln, wobei Konate sich mit seinen französischen Teamkollegen Kylian Mbappe, Aurelien Tchouameni, Eduardo Camavinga und Ferland Mendy zusammenschließen wird, die bereits in der spanischen Hauptstadt etabliert sind.
Liverpool hat bereits Maßnahmen ergriffen, um die Lücke in der Abwehr zu schließen, und einen Deal vereinbart, um diesen Sommer seinen Landsmann Jeremy Jacquet von Rennes zu verpflichten.