* Penampilan dan gol di klub senior hanya dihitung dari liga domestik dan akurat per 18:36, 2 August 2023 (UTC) ‡ Penampilan dan gol di tim nasional akurat per 1 August 2023
Dembélé memulai karier senior di Rennes' di Championnat de France Amateur 2 sebagai pemain cadangan, pada 6 September 2014. Pada menit 78 Ia menggantikan Zana Allée dan dikombinasikan dengan sesama pemain pengganti Ambroise Gboho untuk membantu Alseny Kourouma untuk gol kedua dari kemenangan kandang 2-0 atas Guingamp. Pada 9 November, ia mencetak gol pertamanya, lagi-lagi datang dari bangku cadangan dalam pertandingan di Stade de la Piverdière, menggantikan Laval. Ia mencetak 13 gol dalam 18 pertandingan di musim pertamanya ini, termasuk hat-trick pada tanggal 16 Mei 2015 di 6-1 mengalahkan Hérouville.
Pada 22 November 2015, Dembélé mencetak gol di karier profesional untuk tim pertama di Ligue 1 melawan Bordeaux, pembukaan imbang 2-2 di Roazhon Park. Pada tanggal 9 januari, dia mencetak gol pertama untuk Les Rouges et Noirs dari kekalahan 0-2 menjadi imbang 2-2 melawan Lorient di kandang sendiri. Pada 6 Maret, Dembélé mencetak gol pertama hat-trick dalam kemenangan 4-1 atas Nantes di Derby Breton.
Borussia Dortmund
Pada 12 Mei 2016, Dembélé menandatangani kontrak lima tahun dengan klub jerman Borussia Dortmund, efektif 1 juli. Pada 14 agustus 2016, Dembélé debutnya dalam kekalahan 2-0 melawan Bayern Munich di DFL-Supercup.
Barcelona
Pada 25 Agustus 2017, klub La Liga Barcelona mengumumkan bahwa mereka telah mencapai kesepakatan untuk menandatangani Dembele seharga €105 juta ditambah tambahan €40 juta yang dilaporkan. Pada tanggal 28 Agustus, ia menjalani tes medis dan menandatangani kontrak lima tahun, dengan klausul pembeliannya ditetapkan sebesar €400 juta. Barcelona baru saja menjual Neymar ke Paris Saint-Germain seharga €222 juta, jadi kesepakatan itu membuat Dembélé menjadi pemain termahal kedua (dalam euro) , bersama dengan Paul Pogba . Rennes menerima laporan €20 juta dari Borussia Dortmund sebagai hasil dari penjualan, dan vreux 27 juga merupakan bagian dari biaya. Dia diberi nomor punggung 11 yang sebelumnya dikenakan oleh Neymar.
Dembélé melakukan debutnya pada 9 September sebagai pemain pengganti Gerard Deulofeu pada menit ke-68 dalam kemenangan 5-0 Derbi barceloní atas Espanyol di Camp Nou , membantu gol terakhir oleh Luis Suárez . Dalam liga pertamanya mulai delapan hari kemudian di Getafe , ia cedera hamstring dan absen selama empat bulan. Dia menjalani pemeriksaan medis pada 2 Januari 2018, tetapi beberapa minggu kemudian, dia kembali cedera saat melawan Real Sociedad dan harus absen hingga empat minggu. Pada 14 Maret 2018, Dembélé mencetak gol pertamanya untuk Barcelona, mencetak gol kedua dalam kemenangan 3-0 leg kedua di babak 16 besar Liga Champions melawan Chelsea . Pada tanggal 17 April, ia mencetak gol La Liga pertamanya, gol pembuka dalam hasil imbang 2–2 dengan Celta Vigo . Pada tanggal 9 Mei, Dembele mencetak dua gol, menandai dua gol pertama dalam karir Blaugrananya , dalam kemenangan kandang 5-1 atas Villarreal . Dembélé memenangkan medali juara Copa del Rey dan La Liga di musim pertamanya di Spanyol, dengan pemain berusia 20 tahun itu mencetak empat gol dalam 24 penampilan di semua kompetisi.
Pada 12 Agustus 2018, Dembélé mencetak gol kemenangan melawan Sevilla di Piala Super Spanyol , dalam kemenangan 2-1 untuk memenangkan Barcelona gelar Supercopa de Espaa ke-13 mereka . Dia membuka jumlah golnya di musim La Liga dengan mencetak satu-satunya gol dalam pertandingan melawan Real Valladolid , pada tanggal 25 Agustus, di José Zorrilla . Pada tanggal 18 September, Dembélé mencetak gol pertamanya di Liga Champions musim ini , membantu Barca mengalahkan PSV Eindhoven 4–0 di Camp Nou. Pada tanggal 4 November, ia menginspirasi Barcelona untuk comeback tandang 3-2 melawanRayo Vallecano , mencetak gol penyeimbang 2–2 melalui tendangan setengah voli pada menit ke-87. Pada tanggal 11 Desember, ia mencetak gol solo yang luar biasa melawan Tottenham Hotspur melampaui banyak bek, menyelesaikan dengan tembakan kaki kiri yang keren melewati Hugo Lloris . Dia memenangkan Liga Champions UEFA Goal of the Week untuk tujuan itu. Setelah pertandingan, manajer Barca Ernesto Valverde memuji anak muda itu, dengan mengatakan "Dia telah membuat gol yang hebat, dalam jangkauan pemain dengan bakatnya."
Dembélé cedera hamstring kirinya pada pertandingan pembukaan musim La Liga 2019–20 , kekalahan 0–1 melawan Athletic Bilbao , dan diperkirakan akan absen selama lima minggu. Pada Februari 2020, ia menderita robekan hamstring yang serius dan, setelah operasi, diperkirakan tidak akan kembali selama enam bulan. Ini berarti meskipun musim diperpanjang karena pandemi COVID-19 , dia akan melewatkan sisa musim.
Pada 28 Oktober 2020, Dembele mencetak gol pertamanya di Liga Champions musim 2020/21 dalam kemenangan 2-0 atas Juventus .
Paris Saint-Germain
Pada 12 Agustus 2023, Dilaporkan Fabrizio Romano, klub asal La Liga yaitu Barcelona mengumumkan telah resmi menjual Ousmane Dembele ke klub Ligue 1 Paris Saint-Germain dengan harga €50,4 juta dengan sebelumnya pada 10 Agustus 2023 , ia menjalani tes medisnya di Paris . Paris Saint-Germain mengumumkan mereka sudah menandatangani kontrak Dembele , ia digaji €20 juta dengan kontrak selama 5 tahun yang akan valid hingga Juni 2028. Sebelumnya ia diberikan nomor punggung 23 namun berganti menjadi nomor punggung 10 dikarenakan Neymar yang pergi meninggalkan klub . Dembélé melakukan debutnya pada 20 Agustus sebagai pemain pengganti Fabian Ruiz pada menit ke-51 pada hasil imbang 1-1 dengan Touslouse FC tanpa memberikan kontribusi.
Pada 25 November 2023, Dembele mencetak gol pertamanya untuk PSG dalam kemenangan 5-2 atas AS Monaco di pertandingan Ligue 1 pekan ke-13.[4] Pada saat bersamaan, Dembele juga menempati peringkat pertama pemberi umpan terbanyak sementara di Ligue 1 dengan koleksi 4 umpan bersama Paris Saint-Germain.
Karier internasional
Dembélé dipanggil ke skuat tim senior Prancis untuk pertama kalinya menghadapi Italia dan Belarus pada bulan agustus 2016 setelah Alexandre Lacazette dan Nabil Fekir mengalami cedera. Ia membuat debut pada 1 September terhadap mantan di Stadio San Nicola, menggantikan Antoine Griezmann untuk final 27 menit 3-1 kemenangan.