I och med att de tre målen kom på bortaplan är Real nära ett avancemang till kvartsfinal.
Två av målen satte bortalaget sent. Isco gjorde 2-0 på straff i den 89:e minuten och Borja Mayoral fick in 3-0 i den 91:a minuten. Innan dess hade Gareth Bale förvaltat en straff till 1-0 i den 35:e minuten.
Returen spelas i Madrid den 10 januari.
Numancias startelva: Munir - Medina, Calvo, Gutierrez, Ripa - Pablo Larrea, Sierra - Nieto, Diamanka, Milla - Marin
Real Madrids startelva: Casilla - Carvajal, Vallejo, Nacho, Hernandez - Marcos Llorente, Dani Ceballos - Lucas Vazquez, Marco Asensio, Bale - Mayoral