2020. január 29-én a Premier League-ben szereplő West Ham Unitedhez szerződött, a 2019–2020-as szezon végéig szóló kölcsönszerződéssel, és a nyáron opciós joggal, amellyel a klub véglegesítheti az átigazolást. 2020. július 1-jén a Chelsea ellen 3–2-re megnyert mérkőzésen megszerezte első gólját a West Ham színeiben, miután korábban, ugyanabban a félidőben a videobíró érvénytelenítette a találatát. A West Ham következő bajnoki mérkőzésén ismét gólt szerzett, amivel 2–1-es vezetést szerzett csapatának a Newcastle United ellen, a végül 2–2-vel végződő idegenbeli döntetlen alkalmával. 2020. július 24-én a West Ham bejelentette Souček végleges szerződtetését négyéves szerződéssel, mintegy 21 millió euró (19 millió font) ellenében. 2020 augusztusában megkapta a cseh Aranylabdát. 2021. január 1-jén Souček szerezte a 2021-es év első Premier League-gólját, amikor együttese 1–0 arányban legyőzte az Evertont a Goodison Parkban. A Fulham elleni február 6-i mérkőzés hosszabbításában ellentmondásos módon kiállították, miután a VAR szerint arcon ütötte Aleksandar Mitrović-ot; Mike Dean játékvezető döntését a játékos több csapattársa, David Moyes menedzser és számos szakértő kritizálta, és kiálltak Souček ártatlansága mellett. A West Ham fellebbezést indított a döntés megváltoztatása érdekében az esetet követően, február 8-án a piros lapot visszavonták. A 2020–21-es szezont Michail Antonióval holtversenyben a házi góllövőlista élén zárta, mindketten 10 gólt szereztek. A szakértők minden várakozását felülmúló, egy ideig Bajnokok Ligáját érő pozícióban is tartózkodó, végül a bajnokság 6. helyen végző együttes alapembere volt.