Den 2. mars 2004 skrev Klose under en fireårskontrakt med Bundesliga klubben Werder Bremen for en overgangsum på 5 millioner Euro. Han fikk sin ligadebut for Werder Bremen den 6. august 2004, da han ble byttet inn i en 1-0 seier mot FC Schalke 04. Han spilte 132 kamper og scoret 63 mål tilsammen for Werder Bremen.