Galatasaray'a 2012-2013 sezonunun başında transfer olan Hamit Altıntop'un sözleşmesi sona erdi. Sarı kırmızılı yönetim, 31 Mayıs itibariyle sözleşmesi biten deneyimli oyuncunun mukavelesini uzatmayı tercih etmedi. Yaşadığı talihsiz sakatlıklardan dolayı bu sezon hiç forma giyemeyen deneyimli oyuncunun sarı kırmızılı kulüpteki kariyeri bitmiş oldu.
Real Madrid'e 3.5 milyon Euro bonservis bedeli ödenerek transfer edilen Hamit Altıntop, ilk sezonunda 40 maça çıkıp 1 gol attı. Özellikle Şampiyonlar Ligi 2. turunda Schalke 04'e attığı golle hafızalara kazınan deneyimli oyuncu, o sezon birçok karşılaşmada direklere takılmıştı.
Hamit Altıntop, 2013-2014 sezonunda sakatlıklardan dolayı daha az forma şansı buldu. Sarı kırmızılılarla 8 maça çıkan Hamit Altıntop, takıma fazla katkı sağlayamadı. 2014-2015 sezonu Hamit için nispeten daha iyi geçti. Hamit ligde 23, Ziraat Türkiye Kupası'nda 4 ve Şampiyonlar Ligi'nde 5 maça çıkıp sarı kırmızılı forma ile 2 gol kaydetti.
Ancak Hamit için kabus gibi geçen sezon 2015-2016 sezonuydu. Tecrübeli futbolcu yaşadığı sakatlıklar yüzünden hiçbir resmi maçta forma giyemedi. Sezonun ikinci yarısında takımla beraber antrenmanlara başladığı ve kadroya girmeye hazırlandığı sırada bu kez bileği kırılan başarılı futbolcu sezonu kapatmak zorunda kaldı.
Hamit'in sarı kırmızılı kulüpten aldığı yıllık ücret de eleştiri konusu olmuştu. Milli futbolcu Galatasaray'da ilk 2 yılında 5.8 milyon Euro, son iki yılında ise 5.5 milyon Euro olmak üzere toplamda 4 yılda 11.3 milyon Euro sabit transfer ücreti kazandı.