Jabarkan Shakhtar Donetsk dari Douglas Costa

Pada 10 Januari 2010, Douglas menandatangani kontrak lima tahun dengan Shakhtar Donetsk dalam sebuah kesepakatan senilai € 6 juta. Debutnya datang di pertandingan Liga Europa melawan klub Inggris Fulham pada tanggal 18 Februari dengan kekalahan 2-1. Dia datang sebagai pemain pengganti di menit ke-75, menggantikan Jádson. Debut kandangnya datang di leg kedua pada 25 Februari. Douglas masuk sebagai pengganti di menit ke-53 untuk Willian, Jadson membantu untuk menyamakan kedudukan Shakhtar di hasil imbang 1-1. Shakhtar akhirnya kalah agregat 3-2. Dia mencetak gol pertamanya untuk klub dalam kemenangan 2-1 melawan Metalist Kharkiv pada tanggal 14 Maret 2010.

Pada pertengahan musim, Costa membantu Shakhtar memenangkan United Supercup 2014, sebuah turnamen antara dua klub papan atas dari Rusia dan Ukraina yang menjadi pencetak gol terbanyak dalam turnamen tersebut. Ia membantu klub memenangkan Liga Ukraina dan mengoleksi sembilan assist.