W sierpniu 2006 roku Vargas trafił do Europy, a jego pierwszym klubem na tym kontynencie stała się włoska Calcio Catania. 17 września tamtego roku zadebiutował w Serie A w zremisowanym 0:0 domowym spotkaniu z Atalantą BC, gdy w 89. minucie zmienił Gianlukę Falsiniego. Od 6. kolejki ligowej był już podstawowym zawodnikiem klubu i zakończył z nim sezon na 13. miejscu we włoskiej ekstraklasie. W sezonie 2007/2008 utrzymał się z Catanią w Serie A i był trzecim najskuteczniejszym graczem w zespole z 5 golami na koncie. Osobą Vargasa zainteresowały się wówczas czołowe kluby na kontynencie.
5 lipca 2008 Vargas podpisał kontrakt do 2013 roku z Fiorentiną. Kierownictwo „Violi” zapłaciło za niego sumę 12 milionów euro. W sezonie 2012/2013 był wypożyczony do Genoi.
Sezon Klub Kraj Rozgrywki Mecze Bramki 2002 Universitario de Deportes
Primera Division 3 0 2003 25 1 2004 41 6 2004/05 CA Colón
Primera División 18 3 2005/06 36 1 2006/07 Calcio Catania
Serie A 33 0 2007/08 36 5 2008/09 ACF Fiorentina 27 3 2009/10 29 5 2010/11 24 4 2011/12 21 0 2012/13 Genoa CFC 20 0 2013/14 ACF Fiorentina 24 4 2014/15 19 1 2015/16 Real Betis
Primera División 20 2