Lancé sur la pelouse à l'heure de jeu alors que le score était de 1-1, Gameiro a inscrit trois buts en l'espace de cinq minutes (80e, 81e, 85e) pour décanter une rencontre compliquée pour l'Atletico.
L'ancien Sévillan a d'abord bénéficié d'une passe décisive de son compère et compatriote Antoine Griezmann pour marquer le but du 2-1, puis il a enfoncé le clou de deux buts assez similaires, deux frappes croisées depuis l'intérieur de la surface, avec au passage une nouvelle passe décisive de "Grizi".
Ce tout premier triplé depuis son arrivée à Madrid l'été dernier permet à Gameiro de rejoindre Griezmann comme co-meilleur buteur du club en Liga avec 9 buts chacun.
C'est une belle récompense pour l'ancien Parisien, qui n'a pas été titulaire depuis quatre matches mais qui s'est montré décisif presque à chaque fois où il est entré en jeu.
Le week-end dernier, il avait déjà débloqué la situation contre le Celta Vigo avec une remise de la tête pour Griezmann sur le but victorieux (3-2). Et il s'était attiré les éloges de son entraîneur Diego Simeone pour son altruisme.
La relation technique au sein du duo français "GG" commence en tout cas à devenir excellente et le seul regret pour Griezmann dans ce match est peut-être de s'être vu refuser un but valable pour un hors-jeu inexistant (75e).
Mais cela n'a pas eu d'influence sur le résultat même si l'Atletico a été longtemps tenu en échec, Sergio Alvarez (49e) ayant répondu à l'ouverture du score des "Colchoneros" par Yannick Carrasco (46e).
Grâce à cette troisième victoire d'affilée en Liga, l'Atletico (4e, 45 pts) revient provisoirement à une longueur de la troisième place occupée par le Séville FC (3e 46 pts), qui reçoit Eibar en soirée (19h45 GMT).
Surtout, les "Colchoneros" ont préparé au mieux la folle semaine qui les attend: déplacement à Leverkusen mardi en huitième de finale aller de Ligue des champions, puis réception du FC Barcelone dimanche 26 février pour un choc au sommet en Liga.