Službene stranice kluba objavile su da je uprava postigla dogovor o transferu Diega Coste u Atletico Madrid.
Pred Brazilcem sa španjolskom putovnicom ostaje još dogovoriti osobne uvjete ugovora i proći liječnički pregled u Madridu.
Diego Costa u Chelsea je stigao upravo iz madridske momčadi za £34.20m. Iste sezone(2014./15.) pod vodstvom Josea Mourinha podigao je trofeje Premier lige i Liga kupa te je bio jedan od najboljih igrača te sezone što dokazuju i brojke. Naime, u 37 utakmica zabio je 21 gol. Ta je brojka mogla biti i veća da nije bilo njegovog poznatog temperamenta(3 utakmice neigranja zbog gaženja Emre Cana), ali i ozljede zbog koje je propustio posljednjih mjesec dana sezone.
Prvi njegov pogodak u Ligi prvaka morali smo čekati do sezone 2015./16. kada je Maccabiju zabio u pobjedi 4:0. I u ovoj sezoni, najlošijoj u modernoj povijesti Chelseaja, Savez je opleo po Costi, ovoga puta nakon utakmice s Arsenalom i navodnog udaranja Koscielnog i Gabriela. Iako se na snimkama jasno vidi da je intenzitet tog kontakta niske razine(ako kontakt uopće postoji), Costa je ponovno kažnjen s tri utakmice neigranja. Do kraja sezone, nemiri u plavome dijelu Londona bivali su sve veći, Costa je bio uključen u još neke dvojbene situacije kao što su opasna igra nad Škrtelom, bacanje bočice zbog nezadovoljstva što nije ušao u igru… Budući da je Mourinho uvijek stajao iza svojih igrača, tako je bilo i ovoga puta: “To je normalno ponašanje. Vrhunski igrač nikada neće biti sretan na klupi.”
Ubrzo je portugalski stručnjak dobio otkaz, naslijedio ga je Guus Hiddink, a upravo je Costa uz Oscara i Fabregasa bio proglašen glavnim krivcem za bojkot Mourinha, a samim time i za odlazak Portugalca. Odmah u prvoj utakmici pod Hiddinkom(2:2 s Watfordom), Costa je zabio dva gola. Forma se nastavila te je Costa tako u prvih 8 utakmica pod Hiddinkom protivničke mreže tresao sedam puta. Prvi crveni karton Costa je “zaradio” u ožujku 2016. kada se u četvrtfinalu FA Kupa(poraz od Evertona 2:0) sukobio s Garethom Barryjem. Mediji su provlačili priču o navodnom ugrizu, ali Costa, a i sam Barry su to ubrzo odbacili. FA ponovno nije imao milosti te je Costa kažnjen s tri utakmice neigranja i £20,000. U lošoj Chelseajevoj sezoni, Costa je navijače barem malo oraspoložio kada je krajem sezone zabio za konačnih 2:2 u utakmici s Tottenhamom te tako Spursima ubio svaku nadu za titulom.
Prošloga ljeta Chelseajevu klupu preuzeo je Antonio Conte, a Costa se odmah uklopio u njegove taktičke zamisli te u prve dvije utakmice zabio dva pobjedonosna pogotka. Iako je zatim uslijedio lagani pad forme cijele momčadi pa nakon toga i promjena formacije te stila igre, Costa je i u tom novom sustavu nastavio odlično igrati. Kao potvrda dobrih igara stigla je i nagrada za igrača mjeseca studenog. A onda je došao zimski prijelazni rok. Kineski Tianjin Quanjian navodno je već bio dogovorio sve uvjete s Diegom Costom, a zbog tih pregovora ga je, opet navodno, Conte izbacio iz prve momčadi. Kasnije, kada Tianjin Quanjian nije mogao dovršiti transfer zbog prevelikog broja stranaca u momčadi, Costa se vratio treninzima s prvom momčadi i 22. siječnja 2017. upisao svoj stoti nastup i 52. pogodak za Chelsea.
Početkom ovoga ljeta, Conte je porukom obavijestio Diega Costu da više ne računa na njega i da slobodno može tražiti novi klub. Zainteresirani su bili Milan, Monaco, Everton i mnogi drugi, ali Costu je zanimao samo povratak u Atletico Madrid. U regularnom dijelu prijelaznog roka, Chelsea i Madriđani se nisu mogli dogovoriti oko odštete te se činilo da je sve gotovo i da transfera nema. Na početku sezone Costa je uvršten na popis igrača za Premier ligu, ali ne i na onaj za Ligu prvaka. Tog trenutka je bilo jasno da Chelsea više ne računa na Costu i da je odlazak neminovan.
Diego Costa je s Chelseajem osvojio dvije Premier lige, jedan Liga kup. Od individualnih nagrada tu su dvije za igrača mjeseca i ona za igrače koji čine idealni tim Premier lige sezone 14./15. Za Chelsea je odigrao 120 utakmica i zabio 59 golova.