Chelsea F.C. Tiago dołączył do Chelsea 20 lipca 2004 za 8 mln funtów, stając się czwartym nabytkiem José Mourinho w tamtym sezonie. Tiago przegapił pierwszy mecz Chelsea w sezonie 2004/2005, lecz niedługo po tym stał się ważnym elementem składu Mourinho, strzelając gola w swoim debiucie przeciwko Crystal Palace 24 sierpnia 2004 roku. Tiago zdobył także bramkę z dystansu w wygranym przez Chelsea 3-1 meczu z Manchesterem United 11 maja 2005 roku.
Był podstawowym zawodnikiem Chelsea w tym sezonie, opuszczając tylko cztery kolejki Premier League. Skończył sezon z 51 meczami i 4 golami we wszystkich rozgrywkach, wygrywając Premier League oraz Carling Cup.
Olympique Lyon Przyjście do klubu Michaela Essiena w sierpniu 2005 oznaczało dla Tiago, że jego występy w pierwszej jedenastce The Blues będą ograniczone. Portugalczyk nie czekał długo i za 10,1 mln euro odszedł do czołowego klubu Ligue 1 – Olympique Lyon, podpisując czteroletni kontrakt.