En el verano de 2015, durante su transcurso de la Copa América Chile 2015, se confirmó su traspaso al Liverpool FC por una cantidad cercana a los 40 millones de euros.El 21 de noviembre marcó su primer gol en la victoria a domicilio ante el Manchester City por 1 a 4.En el mes de enero llegarían sus primeros dobletes, ante Arsenal y Norwich City, justo cuando Jürgen Klopp le empezó a utilizar como delantero centro.Finalmente, acabó la temporada 2015-16 como máximo goleador del equipo en la Premier League (10 tantos).También fue titular en la final de la Liga Europa, que acabó en derrota ante el Sevilla.