באלאק הוצג בצ'לסי ביולי 2006, וקיבל באלאק את המספר 13, עליו נאלץ לוותר ויליאם גאלאס עבור המספר שלוש. צעד זה יצר מתח בין גאלאס למועדון, מאחר שגאלאס חש כי אינו מוערך מספיק. זמן קצר לאחר הגעתו לקבוצה, הצהיר באלאק כי בכוונתו לסיים בה את הקריירה. הופעת הבכורה של באלאק בצ'לסי במסגרת הפרמייר ליג נערכה ב-27 באוגוסט 2006 במשחק מול בלקברן רוברס. בספטמבר 2006 הבקיע את שער הבכורה שלו בליגת האלופות במדי צ'לסי, במשחק מול ורדר ברמן. באוקטובר 2006 הבקיע באלאק את שער הליגה הראשון שלו, במשחק מול פורטסמות'. באלאק הבקיע בהמשך העונה שער ניצחון בהארכה מול בלקברן רוברס במסגרת חצי גמר גביע ה-FA, שהעלה את צ'לסי לגמר. באלאק הבקיע בעונתו הראשונה בצ'לסי בסך הכל שבעה שערים בכל המסגרות, אך לא שיחק בגמר גביע ה-FA, בו ניצחה צ'לסי 1-0 את מנצ'סטר יונייטד, מאחר שנאלץ לעבור ניתוח. באלאק נאלץ להחמיץ בגין הניתוח את כל תחילת עונת 2007/08, ואת שלב הבתים של ליגת האלופות. בדצמבר 2007 חזר באלאק למשחק גביע הליגה האנגלית מול ליברפול, בו ניצחה צ'לסי בתוצאה 2-0. מאז חזרתו של באלאק בעונה זו, הוא הבקיע מספר שערים מכריעים, לרבות שער שהעניק לצ'לסי ניצחון במשחק ליגה מול מנצ'סטר יונייטד, שהעמיד את שתי הקבוצות בתחרות עד סוף העונה, שבסיומה השדים האדומים זכו באליפות, בפער של שתי נקודות מצ'לסי. ידם של באלאק ושל צ'לסי הייתה על התחתונה גם בגמר גביע הפוטבול ליג, בו הפסידה צ'לסי בתוצאה 2-1 לטוטנהאם הוטספר ובגמר ליגת האלופות 2008, בו הפסידה הקבוצה בבעיטות הכרעה למנצ'סטר יונייטד, על אף שבאלאק הבקיע את הפנדל שלו. כמו בשנת 2002, בה הפסיד שלושה תארים קבוצתיים בישורת האחרונה עם באייר לברקוזן, גם כאן באלאק הפסיד תואר רביעי עם נבחרת גרמניה, לאחר הפסד 1-0 לנבחרת ספרד בגמר יורו 2008, עובדה שחיזקה את תדמית הלוזר שדבקה בבאלאק.