Lovren bắt đầu sự nghiệp tại Dinamo Zagreb trước khi đến Olympique Lyonnais vào tháng 1 năm 2010. Anh đã có tại đây một danh hiệu Cúp bóng đá Pháp trước khi đến Southampton vào mùa hè năm 2013. Một năm sau đó, anh gia nhập Liverpool với phí chuyển nhượng 20 triệu £. Tại Liverpool, anh giành được danh hiệu vô địch UEFA Champions League vào năm 2019 và Premier League vào mùa giải 2019–20. Tháng 7 năm 2020, anh chuyển đến Nga thi đấu cho Zenit St. Petersburg.