Di awal musim 2010/2011, Villa pun hijrah ke Barcelona. Selama 3 tahun membela Barcelona, Villa bermain sebanyak 119 laga dan berhasil mencetak 48 gol.
Setelah membela Barcelona selama tiga musim yakni mulai musim 2010/2011 hingga 2012/2013, di awal musim 2013/2014 Villa pun kembali hijrah ke salah satu klub raksasa Spanyol lainnya yakni Atletico Madrid.
