Sau đó, Tuchel được câu lạc bộ Pháp Paris Saint-Germain ký hợp đồng vào năm 2018. Trong quãng thời gian dẫn dắt PSG, Tuchel cùng câu lạc bộ giành được hai chức vô địch, bao gồm cả cú ăn bốn quốc nội trong mùa giải thứ hai và đưa câu lạc bộ tiến đến trận chung kết UEFA Champions League đầu tiên. Tuy nhiên, cuối năm 2020, Tuchel đã bị PSG sa thải, và chỉ một thời gian ngắn sau, vào đầu năm 2021, Tuchel được câu lạc bộ Anh Chelsea bổ nhiệm làm huấn luyện viên trưởng. Tại Chelsea, Tuchel đã làm nên lịch sử khi giúp câu lạc bộ có chức vô địch Champions League thứ 2 trong lịch sử và cũng là lần đầu tiên của ông trong sự nghiệp huấn luyện.