Op 18 augustus 2010 tekende Walters een vierjarig contract bij Stoke City, dat een bedrag van €3,3 miljoen euro op tafel legde voor de toen 26-jarige aanvaller. Drie dagen later maakte hij zijn competitiedebuut tegen Tottenham Hotspur. Opnieuw drie dagen later scoorde hij zijn eerste doelpunt voor Stoke City in de League Cup tegen Shrewsbury Town. In zijn eerste seizoen bij Stoke City scoorde hij zes keer in 36 competitiewedstrijden. Het daaropvolgende seizoen maakte hij zeven doelpunten uit 38 wedstrijden. In totaal speelde hij reeds meer dan 100 wedstrijden voor "The Potters". Walters stond op 14 mei 2011 met Stoke City in de finale van de strijd om de FA Cup. Daarin verloor de ploeg van trainer-coach Tony Pulis met 1-0 van Manchester City door een treffer in de 74ste minuut van Yaya Touré.