Pemain berusia 24 tahun, yang bergabung dari Chelsea dalam kesepakatan senilai £33 juta bulan lalu, membawa timnya unggul 1-0 ketika ia mencetak gol dari dalam kotak penalti setelah mendapat umpan dari Rodrigo De Paul.
Antoine Griezmann kemudian menggandakan keunggulan mereka setelah turun minum, sebelum Julian Alvarez juga mencetak gol pertamanya untuk Atletico sejak pindah musim panas dari Manchester City.
Penyerang Argentina, yang gagal mencetak gol dalam empat penampilan pertamanya untuk klub, berhasil mencetak gol dari jarak dekat pada tambahan waktu.
Hasil ini menaikkan Atletico ke posisi kedua di La Liga, empat poin di belakang pemuncak klasemen Barcelona.
Gallagher adalah pemain ke-12 dari Inggris yang mencetak gol di La Liga dan yang pertama melakukannya untuk Atletico Madrid.