Lunin jugó un papel integral para el Madrid en la campaña 2023-24. Reemplazó al lesionado Thibaut Courtois, quien estuvo fuera la mayor parte de la temporada. Bajo el exentrenador Carlo Ancelotti, Lunin hizo 21 apariciones en la liga en las que mantuvo su portería a cero en 10 ocasiones. Ancelotti, impresionado por sus actuaciones, lo alineó extensamente esa temporada llevando al equipo a ganar tanto La Liga como la Liga de Campeones.