Jabarkan Barcelona dari Arthur Melo

Pada tanggal 11 Maret 2018, Barcelona mencapai kesepakatan dengan Grêmio terkait transfer Arthur. Klub Spanyol tersebut setuju untuk membayar €31 juta ditambah €9 juta untuk berbagai variabel tambahan. Arthur menandatangani kontrak enam tahun dan resmi menjadi pemain Barça’’ pada tanggal 9 Juli 2018. Pada tanggal 28 Juli, Arthur mencatak gol dalam pertandingan debutnya melawan Tottenham Hotspur dalam sebuah pertandingan persahabatan.

Arthur pertama kali bermain di pertandingan kompetitif pada Piala Super Spanyol tahun 2018 yang berlangsung pada tanggal 12 Agustus. Pertandingan melawan Sevilla tersebut dimenangkan Barcelona dengan skor 2-1. Arthur melakukan debut di kompetisi liga dalam pertandingan pertama di musim tersebut, serta membuat assist dalam pertandingan melawan Alavés yang berakhir dengan kemenangan 3-0. Pada tanggal 31 Agustus 2019, Arthur mencetak gol pertamanya untuk Barcelona saat bertandang ke markas Osasuna yang berakhir dengan hasil seri.