No dia 19 de julho de 2017, o Chelsea confirmou que chegou a um acordo com o Real Madrid pela contratação do atacante. Fez sua estreia oficial na Supercopa da Inglaterra, perdendo um dos pênaltis na decisão, dando o título ao Arsenal. Em sua estreia na Premier League de 2017–18, marcou seu primeiro gol com a camisa dos "Blues", na derrota por 3 a 2 para o Burnley. Marcou seu primeiro hat-trick com a camisa do clube inglês no dia 23 de setembro, na goleada por 4 a 0 sobre o Stoke City.