Bürki vertrok daarop weer na één jaar naar een nieuwe club, ditmaal Borussia Dortmund, de nummer zeven in de Bundesliga van het voorgaande seizoen. In zijn tweede seizoen bij de club won Bürki de DFB-Pokal. In de finale werd Eintracht Frankfurt met 1-2 verslagen. In het seizoen 2017/18 werd hij de eerste Bundesliga-keeper die een clean sheet hield in de eerste vijf speelrondes van het seizoen. In het seizoen 2019/20 won Borussia Dortmund, de Duitse supercup van Bayern München, hoewel Bürki destijds geblesseerd was.