Den 24. august 2012 fullførte signeringen av Azpilicueta for en ikke-offentliggjort overgangssum, som rapportert til £7 millioner. Den 2. september 2014 signerte han en ny femårskontrakt med klubben. Azpilicueta signerte en ny kontrakt i desember 2018, som varte til 2022. Den 4. august 2022 signerte han en ny kontrakt med Chelsea til 2024.