Stuttgart

Pada 9 Mac 2004, Gómez bermain selama 10 minit untuk VfB Stuggart pada perlawanan Liga Juara-Juara peringkat kalah mati pertama menentang Chelsea. Beliau membuat penampilan pertama untuk Stuggart di Bundesliga pada 8 Mei ketika tewas 2-1 kepada Hamburger SV.

Pada musim 2005-06, Gómez bermain sebanyak 30 perlawanan di Bundesliga dan menjaringkan enam gol. Gol pertama beliau tiba pada 17 September 2005 ketika menang 2-1 ke atas 1. FSV Mainz 05. Beliau juga bermain sebanyak lima perlawanan di Piala UEFA dan tiga kali di DFB-Pokal.

Pada musim 2006–07, beliau mengalami kecederaan pada akhir musim. Beliau kembali pada 12 Mei 2007 dan menjaringkan gol selepas keluar daripada bangku simpanan. Pada perlawanan itu, pasukannya menewaskan VfL Bochum (3–2) dan hanya dua mata untuk ke minggu terakhir Bundesliga. Pada perlawanan terakhir liga, pasukannya menang ke atas Energie Cottbus, sekali gus menjadi juara Jerman. Stuggart juga berjaya ke perlawanan akhir DfB-Pokal, mana Gomez juga bermain tetapi tewas kepada 1. FC Nürnberg. Selepas musim, beliau menerima anugerah Pemain Terbaik Jerman pada tahun 2007 dan melanjutkan kontrak bersama Stuttgart sehingga 2012.

Pada musim 2007–08, Gómez menjaringkan 19 gol dalam 25 penampilan dan membuatkan beliau penjaringkan gol kedua terbanyak di belakang pemain Bayern Munich, Luca Toni, yang menjaringkan 24 kali. Di DFB-Pokal, beliau menjadi penjaring terbanyak dengan enam gol. Dengan aksi terbaik beliau, banyak kelab besar berminat untuk menggunakan khidmat penyerang berusia 23 tahun itu. Pada 9 Mei 2009, Gómez menjaringkan empat gol untuk Stuttgart menang 4-1 ke atas juara Bundesliga, VfL Wolfsburg.

Bayern Munich

Pada 26 Mei 2009, Gómez berpindah ke kelab Bayern Munich dengan memecah rekod bayaran Bundesliga dan beliau juga menandatangani kontrak empat tahun. Bayaran perpindahan sebanyak 30–35 juta euro. Gómez tidak banyak menjaringkan gol pada musim pertamanya di Bayern tetapi hanyak 10 gol sahaja. Di perlawanan piala, beliau menjaringkan tiga gol dalam empat perlawanan. Di musim pertamanya, Gomez telah dilatih oleh penyerang Miroslav Klose untuk menimba sedikit pengalaman di kelab gergasi Jerman itu.

Selepas musim pertamanya di Bayern dengan menjaringkan 10 gol dalam 29 penampila liga, Gómez menjadi penjaring terbanyak liga pada musim 2010-11 dengan 28 gol. Beliau menjaringkan gol ke-100 Bundesliga ketika menjaringkan hatrik pada perlawanan menentang FC St. Pauli pada 7 Mei 2011, Bayern menang 8-1. Jaringan hatrik beliau pada perlawanan itu merupakan hatrik kelima di Bundesliga pada musim 2010-11. Selain itu, beliau juga menambahkan jaringan hatrik pada saingan Liga Juara-Juara menentang CFR Cluj. Gómez telah menjaringkan 13 hatrik di Bundesliga, iaitu tiga bersama VfB Stuttgart dan 10 bersama Bayern. Beliau juga menjaringkan lapan gol di Liga Juara-Juara dan beliau menduduki tempat kedua sebagai penjaring terbanyak serta seri dengan Samuel Eto'o walaupun Bayern disingkar oleh Internazionale pada pusingan 16. Gómez pada semua kejohana telah menjaringkan 39 gol pada musim keduanya bersama kelab Bavaria.

Gómez memulakan musim 2011-12 dengan bermain pada perlawanan pembukaan liga menentang Hamburger SV pada 20 Ogos 2011. Tujuh hari kemudian, Gómez menjaringkan hatrik ketika menentang 1. FC Kaiserslautern. Pada 10 September, Gómez menjaringkan empat gol untuk Bayern membelasah SC Freiburg, 7-0 dan meletakkan Bayern empat kemenangan dan kembali ke tangga teratas liga. Pada 27 September, penyerang ini menjaringkan dua gol untuk Bayern pada separuh masa pertama menenwaskan Manchester City, 2-0 pada saingan Liga Juara-Juara peringkat kumpulan. Pada 2 November 2011, beliau menjaringkan hatrik di Liga Juara-Juara peringkat kumpulan menentang kelab Itali, Napoli untuk memberikan kemenangan kepada Bayern, 3–2. Pada saingan DFB-Pokal, Gómez hanya menjaringkan dua gol. Pada 16 Disember 2011, Gomez menjaringkan gol ke-50nya pada 2011 ketika menentang 1. FC Köln.

Pada 13 Mac 2012, perlawanan timbang balik Liga Juara-Juara selepas seri menentang FC Basel, kelab Munich bangkit selepas ketinggalan 1-0 dan Gomez menjaringkan empat daripada tujuh yang dijaringkan gol Bayern. Pasukannya menang 7-1 berdasarkan agregat. Pada suku akhir, Bayern menentang kelab negara jiran, Olympique de Marseille dari Perancis dan pada perlawanan pertama pada 28 Mac, Gómez menjaringkan gol ke-11nya untuk memberikan kemenangan 2-0 ke atas Marseille.

Pada 4 April, Gómez menandatangnai kontrak baru bersama Bayern Munich sehingga musim panas 2016. Gómez menjaringkan gol kemenangan buat Bayern ketika menentang Real Madrid pada perlawanan pertama separuh akhir Liga Juara-Juara. Bayern kemudian menang 3-1 pada penalti selepas kedua-dua pasukan terikat seri 3-3 pada agregat. Pada 19 Mei 2012, beliau bermain pada perlawanan akhir Liga Juara-Juara menentang Chelsea. Beliau gagal menjaringkan gol tetapi berjaya menyempurnakan tendangan penalti tetapi sekali lagi, Bayern tewas 4-3 selepas seri 1-1.

Gómez kembali semula ke skuad selepas menjalankan pembedahan buku lali pada UEFA Euro 2012. Kedatangan Mario Mandžukić dari Wolfsburg menyebabkan Gomez duduk di bangku simpanan dan membuatkan Mandzukic menjadi penjaring terbanyak Bundesliga.

Gómez kembali semula pada 20 November 2012 ketika seri 1-1 bertemu Valencia CF pada perlawanan Liga Juara-Juara peringkat kumpulan. Beliau menggantikan Franck Ribéry pada minit ke-79. Beliau menjaringkan gol pertamanya pada musim 2012-13 ketika menang 5-0 ke atas Hannover 96 pada 24 November. Pada 5 Disember, Gómez menjaringkan gol pembukaan sebagai tuan rumah perlawanan terakhir peringkat kumpulan Liga Juara-Juara menentang BATE Borisov, 5-1.

Pada 16 April, beliau menjaringkan hatrik dalam masa enam minit pada separuh akhir DFB-Pokal menentang VfL Wolfsburg, 6-1. Bayern akhirnya ke perlawanan akhir dan bertemu bekas kelab beliau, Stuttgart. Pada perlawanan liga seterusnya pada 20 April, Bayern menang 6-1 dan menjuarai kejuaraan liga kali ke-26, satu rekod baru buat Bundesliga.

Beliau bermain pada perlawanan akhir Liga Juara-Juara menentang pesaing Borussia Dortmund pada 25 Mei di Stadium Wembley di London. Beliau juga menjaringkan gol pada separuh masa kedua ke atas Stuttgart, 3–2 pada perlawanan akhir DFB-Pokal di Stadium Olimpik Berlin.

Pada 6 Jun 2013, Gómez mengatakan beliau mungkin akan meninggalkan Bayern selepas jatuh di belakang Mario Mandžukić.

Fiorentina

Pada 8 Julai 2013, Gómez sertai kelab Serie A, Fiorentina dan menandantangai kontrak empat tahun dengan bayaran sekitar €20 juta. Beliau hadir sebagai pemain Fiorentina pada 15 Julai yang dikunjungi seramai 20,000 peminat.

Gómez menjaringkan dua gol pertamanya ketika menewaskan Genoa pada 1 September 2013. Pada perlawanan berikutnya ketika seri 1–1 menentang Calgliari, Gómez mengalami kecederaan dan terpaksa dikeluarkan daripada skuad sehingga perlawanan menentang Inter Milan pada 15 Februari 2014.

Pada 13 Mac, beliau menjaringkan gol Eropah pertama untuk Fiorentina seri 1-1 bertemu Juventus pada perlawanan pertama pusingan 16 Liga Europa. Tiga hari kemudian, beliau menjaringkan gol pertama liga menentang Chievo Verona, 3-1.

Pada 23 Mac, beliau telah mengalami kecederaan pada lutut kiri ketika menang 1-0 ke atas S.S.C. Napoli dan terpaksa dikeluarkan sepanjang musim oleh pengurus Vincenzo Montella.