4 sierpnia 2010 roku Chelsea porozumiała się z Benficą w sprawie transferu Ramiresa. 13 sierpnia Brazylijczyk podpisał z londyńskim klubem czteroletni kontrakt. W nowym zespole zadebiutował 28 sierpnia w wygranym 2:0 meczu ze Stoke City, natomiast pierwszego gola strzelił 24 stycznia 2011 roku w spotkaniu z Boltonem. 20 marca w pojedynku z Manchesterem City zdobył po indywidualnej akcji bramkę, która została wybrana golem sezonu 2010/2011 w Chelsea.
W sezonie 2011/2012 wraz z Chelsea zdobył puchar Anglii – w finałowym meczu z Liverpoolem (2:1) strzelił gola po indywidualnej akcji. Ponadto w 2012 roku z londyńskim zespołem wygrał Ligę Mistrzów. W finałowym spotkaniu z Bayerem Monachium nie wystąpił z powodu nadmiaru żółtych kartek, lecz regularnie grał we wcześniejszych fazach tych rozgrywek (zdobył m.in. bramkę w pojedynku 1/2 finału z Barceloną, przyczyniając się do awansu Chelsea do finału). Rok później razem z drużyną cieszył się ze zdobycia Ligi EuropejskiejChelsea wygrywa Ligę Europejską „Liga Europy UEFA 2012/13"..
W 2016 roku opuścił Europę i przeniósł się do chińskiego Jiangsu Suning. Spędził tam 3 lata i początkiem lipca 2019 roku powrócił do ojczyzny do brazylijskiego Palmeiras.