Chelsea Były trener Chelsea, Claudio Ranieri kupił Gallasa z Marsylii w maju 2001 roku za kwotę 6,2 milionów funtów. Otrzymał koszulkę z numerem 13. W Chelsea w linii obrony grał między innymi z Marcelem Desailly. W nowej drużynie Gallas zadebiutował 19 sierpnia w zremisowanym 1:1 spotkaniu z Newcastle United. Pierwszego gola zdobył natomiast w meczu Pucharu Anglii z Tottenhamem Hotspur. Pierwszą bramkę w Premier League strzelił 16 marca 2002 roku w meczu z Sunderlandem. Obydwa gole były jego jedynymi zdobytymi w tym sezonie. Od pierwszego roku spędzonego w Londynie był podstawowym piłkarzem swojej ekipy. W debiutanckim sezonie wystąpił w 30 ligowych spotkaniach.
W kolejnych sezonach spędzonych w Chelsea występował kolejno w 38, 29, 28 oraz w 34 ligowych meczach. W sezonie 2005/2006 przyczynił się do zdobycia tercetu przez jego drużynę. Został wówczas Mistrzem Anglii, zdobył Puchar Ligi oraz Tarczę Wspólnoty. Gallas wystąpił w obydwóch finałach. Rok 2006 był ostatnim, który spędził w Chelsea, w tym roku przeszedł do Arsenalu. Łącznie w ekipie Chelsea zaliczył 159 ligowych występów oraz strzelił 12 bramek.