Courtois pasiekė "Genk" jaunimo sistemą, ir būdamas 18 metų, jis suvaidino svarbų vaidmenį komandos pergalėje Belgijos profesionalų lygoje. 2011 m. liepos mėn. jis prisijungė prie "Chelsea" už 8 milijonus svarų sterlingų, o iš karto buvo paskolintas "Atlético Madrid". Per tris sezonus jis laimėjo 2012 m. Europos lygą, Karaliaus taurę
2013 m. ir La Ligas 2014 m. Jis taip pat laimėjo "Ricardo Zamora" trofejų už geriausią La Ligas vartininką už savo pasirodymus per du pastaruosius sezonus. Courtois grįžo į "Chelsea" 2014 m. liepos mėn., ir savo pirmojo sezono metu jis padėjo jiems laimėti Lygos taurę ir Premjero lygos titulą. Po dvejų metų jis laimėjo Premjero lygos Auksinę pirštinę, nes "Chelsea" vėl laimėjo lygą. 2018 m. "Real Madrid" pasirašė sutartį su Courtois už 35 mln. svarų sterlingų ir tapo brangiausiu La Ligas vartininku, peržengdamas Jan Oblak nustatytą rekordą. 2020 m. jis laimėjo antrą La Ligas titulą ir trečią "Zamora" trofėjų.