Die Münchner waren in der 28. Minute durch ein Tor von Joshua Kimmich zunächst in Führung gegangen. Marcelo glich in der 44. Minute aus, Marco Asensio nutzte einen Fehlpass von Rafinha in der 57. Minute zum Siegtreffer für Real.
Die Bayern mussten schon in der ersten Halbzeit verletzungsbedingt auf Arjen Robben und Jérôme Boateng verzichten.
Im Rückspiel am kommenden Dienstag, 1. Mai, benötigen die Bayern einen Auswärtssieg in Madrid.
dpa/est/jp