구자철은 2011년 1월, 아시안컵 대회 득점왕에 오르며 독일의 VfL 볼프스부르크, VfB 슈투트가르트, 스위스의 영 보이스, 그리고 영국의 볼턴 원더러스에서 관심을 받았다. 마침내 2011년 1월 31일 독일 분데스리가 팀 VfL 볼프스부르크에 계약 기간 3년 6개월, 연봉 50만 달러 (약 5억 6천만원)의 조건으로 입단했다. 그런데 스위스의 BSC 영 보이즈에서 이중 계약에 대한 의혹을 제기하여 FIFA가 진상 조사에 나섰으나, 구자철의 볼프스부르크 이적이 성사되었다. 하지만 주 포지션인 공격형 미드필더가 아닌 다른 포지션에 기용되고 시즌 도중 펠릭스 마가트로 감독이 교체되는 등 어수선한 분위기 속에 볼프스부르크의 주전 경쟁에서 밀리는 모습을 보였다. 결국 주전 확보를 위해 스스로 임대를 요청하게 되었고, 2011-12 시즌 중 같은 분데스리가 소속의 FC 아우크스부르크에 6개월 임대 조건으로 이적했다. 아우크스부르크에서 2013년까지 활동한 후 그 해 여름에 볼프스부르크에 복귀하였다. 2013년 10월 15일 천안종합운동장에서 열렸던 말리와의 A매치 경기에서 전반 36분에 페널티킥으로 골을 넣었으나, 발목 부상을 당해 출전 시간이 줄어들었다.