Vlahović begyndte sin karriere hos Partizan, hvor han gjorde sin professionelle debut i februar 2016 i en alder af kun 16 år.[1]
Fiorentina
En aftale om Vlahović blev lavet med Fiorentina i juli 2017. Som del af aftalen skiftede han første til det italienske hold i januar 2018.[2] Som resultat af administrative regler kunne han første registreres med førsteholdet i juli 2018, og måtte vente til den 25. september før han endeligt gjorde sin førsteholdsdebut for Fiorentina, hvorpå han blev den første spiller født i 2000erne til at spille for Fiorentina.[3]
Vlahović havde i 2020-21 sæsonen sit store gennembrud, da han scorede 21 mål i Serie A sæsonen, og han blev herpå kåret til årets unge spiller i ligaen.[4] Han forsatte sin imponerende form ind i den nye sæson, og var blandt de mest scorede spillere i Europa på tidspunktet.[5]