Дембеле је професионалну каријеру почео у Рену, у чијем дресу је у марту 2016. постао најмлађи фудбалер Лиге 1 који је постигао десет голова у сезони.[2] Такође, проглашен је за најбољег младог фудбалера француске Лиге 1 за 2016 годину.[3] На крају сезоне прешао је у Борусију из Дортмунда, где је добио награду за најбољег младог фудбалера Немачке Бундеслиге за 2017 годину.[4] У августу 2017. прешао је у Барселону за 105 милиона евра, поставши тако други најскупљи фудбалер свих времена, заједно са Полом Погбом.[5] У избору за награду златни дечак, за најбољег младог фудбалера 2017 године, завршио је други, иза Килијана Мбапеа.[6]