Na początku sezonu 2021-2022 stracił miejsce w składzie na rzecz nowego zawodnika, Marvina Duckscha. Jednak po przyjściu trenera Ole Wernera, Füllkrug i Ducksch stworzyli skuteczny duet, co pozwoliło napastnikowi zdobyć 19 bramek i pomóc Werderowi Brema wrócić do Bundesligi.
W sezonie 2022-2023, na początku rozgrywek Bundesligi zdobył 10 bramek w 14 meczach, co zaowocowało powołaniem do reprezentacji Niemiec na Mistrzostwa Świata w 2022 roku.
Sezon zakończył z 16 bramkami na koncie, zostając współkrólem strzelców Bundesligi, co uczyniło go pierwszym zawodnikiem Werderu z tym osiągnięciem od czasów Miroslava Klose w sezonie 2005-2006.
Borussia Dortmund 31 sierpnia 2023 roku niemiecki klub Borussia Dortmund ogłosił podpisanie trzyletniego kontraktu z Füllkrugiem za opłatą wynoszącą 13 milionów euro plus 2 miliony w bonusach.
29 września zdobył swoją pierwszą bramkę w barwach klubu, w wygranym 3-1 meczu wyjazdowym przeciwko Hoffenheim. 7 listopada strzelił swojego pierwszego gola w Lidze Mistrzów, przyczyniając się do zwycięstwa 2-0 nad Newcastle United.