Thiago flyttade till Spanien redan vid fem års ålder. Efter att ha spelat i bland annat Flamengo hamnade han i FC Barcelonas ungdomsakademi år 2004.[2] Han gjorde sin officiella debut i klubbens A-lag den 17 maj 2009 i en ligamatch mot RCD Mallorca, endast 18 år gammal. Under sommaren år 2009 blev han uppkallad för att delta i seniorlagets träningsmatcher under försäsongen.[3]
Han gjorde sitt första mål i La Liga mot Racing Santander den 20 februari 2010. I den 84:e minuten fick han en passning i straffområdet av Messi och då kunde Thiago skjuta in bollen i mål. I den spanska cupen gjorde han sitt första mål mot Almería. I Uefa Champions League assisterade han till Fontàs mål och FC Barcelona vann med 2–0 mot Rubin Kazan.
Klubblagskarriär
FC Barcelona
Säsongen 2011/2012
Thiago blev inför säsongen 2011/2012 officiellt en del av FC Barcelonas förstalag. Efter en framgångsrik försäsong där han bland annat gjort mål i träningsmatcher mot Manchester United och Bayern München bidrog han med ett mål och en assist i Barcelonas 5–0-seger mot Villarreal[4].
Bayern München
Efter mycket spekulationer om en eventuell övergång till Manchester United,[5] skrev Thiago den 14 juli 2013 på för storklubben Bayern München.[6]
Liverpool
Den 18 september 2020 presenterades Thiago av Liverpool, en värvning som varit ett hett rykte ute i Europa under en längre period. Liverpool lyckades få honom till Merseyside för en summa på omkring 30 miljoner euro, ca 312 miljoner kronor. Kontraktet sträcker sig över fyra år.[7]
Den 8 juli 2024 avslutade Thiago spelarkarriären.[8]