Han säger till klubbens hemsida att han ser fram emot spel i sin nya klubb.
– Det ska bli fantastiskt att få spela i Premier League och att få spela i Wolverhampton. Och viktigast av allt - jag är glad som ett barn, säger han.
Enligt Cunha bidrog klubbens val av Julen Lopetegui som tränare och hans vänskap med anfallskollegan Diego Costa till att han tackade ja.
Cunha kom till Atlético från Hertha Berlin sommaren 2021. Han har fått spela få matcher från start och det har ryktats om en flytt.
Totalt noterades Matheus Cunha för sju mål och åtta assist på 54 matcher i Atlético.
Flytten till Wolverhampton rör sig om ett lån till i sommar, med en obligatorisk köpoption inskriven i avtalet.