ב-23 ביוני 2015, בזמן שפירמינו שהה עם נבחרתו בקופה אמריקה 2015, הגיעה קבוצתו להסכמה על מכירתו לליברפול האנגלית. ב-4 ביולי, כשבועיים לאחר מכן, הושלמה העסקה עם השלמת הבדיקות הרפואיות וקבלת רישיון העבודה של השחקן. סכום ההעברה הוערך בכ-41 מיליון אירו, ובכך הפך פירמינו לשחקן הייצוא היקר ביותר בתולדות הבונדסליגה, כשניפץ את שיאו של אדין דזקו (מוולפסבורג למנצ'סטר סיטי ב-2010, תמורת כ-37 מיליון אירו). פירמינו קיבל את המספר 11. הוא ערך את הופעת הבכורה שלו בפרמייר ליג כבר במחזור הראשון של עונת , כשעלה כמחליף ל-12 דקות בניצחונה של קבוצתו 0–1 על סטוק סיטי. בינואר 2016 כבש את שערו הראשון בליברפול בניצחון 1–4 על מנצ'סטר סיטי. פירימינו סיים את העונה כמלך הבישולים של הקבוצה עם עשרה בישולים. בתום העונה פתח בהרכב קבוצתו בגמר הליגה האירופית 2016, בו נוצחה ליברפול 1–3 על ידי סביליה.