Monaco

Diallo menyertai akademi kelab Monaco ketika beliau berusia 15 tahun.[4] Pada 28 Mac 2014, beliau menandatangani kontrak pertamanya dengan kelab. Pada 14 Disember, beliau melakukan penampilan sulungnya untuk skuad utama dengan menggantikan Bernardo Silva pada masa tambahan permainan ketika pasukannya meraih kemenangan tipis 1–0 ke atas Olympique Marseille dalam saingan liga.[5]

Pada Jun 2015, Diallo telah dipinjam ke kelab Belgium, Zulte Waregem untuk menghadapi musim 2015–16.[6] Sepanjang tempohnya bersama kelab itu, beliau telah digunakan di posisi serangan dan beliau berjaya menjaringkan tiga gol dalam 33 perlawanan liga. Pada Disember 2016, media melaporkan kelab dari Sepanyol iaitu Real Betis menunjukkan minat untuk mendapatkan khidmatnya.[7] Malangnya, beliau hanya melakukan lima penampilan liga ketika musim 2016–17 tetapi pasukannya dinobatkan sebagai juara liga.[4]

Mainz

Pada 14 Julai 2017, Diallo berpindah ke kela Bundesliga, Mainz dan menandatangani kontrak selama lima tahun.[8] Pada 9 September, beliau telah menjaringkan gol sulungnya untuk Mainz ketika aksi kemenangan liga 3-1 ke atas pasukan Bayer Leverkusen.[9] Pada bulan Disember, Mirror.co.uk melaporkan bahawa Arsenal sedang mengikuti perkembangannya dan sudi melakukan bidaan untuk menggantikan pemain bersara, Per Mertesacker.[10] Pada musim itu, beliau diletakkan di posisi bek dan mempunyai kadar hantaran sebanyak 80 peratus. Beliau seterusnya tampil dalam 27 perlawanan liga pada musim itu.

Borussia Dortmund

Pada 26 Jun 2018, Diallo menyertai kelab Borussia Dortmund dengan menandatangani kontrak selama lima tahun pada perpindahan yang bernilai 28 juta euro.[11][12] Dalam satu temu ramah, beliau menyatakan bahawa Ousmane Dembélé telah menasihatinya untuk menyertai Dortmund.[13] Pada 15 September, beliau menjaringkan gol pertamanya untuk Dortmund ketika aksi liga menewaskan Eintracht Frankfurt 3-1.[14]

Paris Saint-Germain

Pada 16 Julai 2019, Diallo menyertai Paris Saint-Germain dalam rundingan yang menetapkannya bersama kelab itu sehingga Jun 2024.[15] Nilai perpindahan pemain itu bernilai 32 juta euro.[16]

Pada 3 Ogos 2019, Diallo melakukan penampilan sulungnya untuk Paris Saint-Germain dalam kejohanan Trophée des Champions yang berakhir dengan kemenangan 2-1 berpihak kepada PSG mengatasi Rennes.[17] Beliau melakukan penampilan sulungnya di Ligue 1 bersama PSG ketika menentang Nîmes yang menyaksikan PSG menang 3-0 pada 11 Ogos 2019.[18] Diallo melakukan penampilan sulungnya di Liga Juara-Juara UEFA pada 18 September 2019 semasa menumbangkan Real Madrid 3-0.[19]

Pada penghujung musim 2019–20, Diallo meraih pingat kemenangan Ligue 1 pertamanya pada musim itu yang tamat dengan lebih awal iaitu pada 30 April 2020 berikutan pandemik COVID-19.[20]