Den 27. januar 2009 ble Klavan lånt ut til AZ frem til slutten av 2008–09 sesongen, hvor han fikk muligheten til å signere permanent. Han debuterte for klubben den 4. februar 2009, i en hjemmekamp mot Roda JC som endte 1-0 til hjemmelaget. Klavan kom inn på banen i det 60. minutt som innbytter for Kees Luijckx. Den 14. februar, signerte Klavan en fireårskontrakt som ville holde han hos klubben frem til juni 2013. Klavan vant Eredivisie tittelen med AZ i 2008–09 sesongen.