Napoli byrjaði leikinn betur og komst yfir á 8. mínútu þegar Lorenzo Insigne skoraði skemmtilegt mark.
Karim Benzema jafnaði metin á 19. mínútu með skalla eftir frábæra fyrirgjöf frá Dani Carvajal.
Staðan í hálfleik var 1-1 en Evrópumeistararnir skiptu um gír í upphafi seinni hálfleik og kláruðu þá leikinn.
Toni Kroos kom Real Madrid yfir á 49. mínútu með góðu skoti eftir sendingu Cristianos Ronaldo. Fimm mínútum síðar skoraði Brasilíumaðurinn Casemiro glæsilegt mark með skoti á lofti fyrir utan vítateig.
Fleiri urðu mörkin ekki og Real Madrid fagnaði 3-1 sigri. Seinni leikurinn fer fram í Napoli 7. mars.