Kimmich kom igennem ungdomskademiet hos VfB Stuttgart, men skiftede i 2013 til RB Leipzig før at han havde debuteret for førsteholdet.[3] Han spillede som fast mand hos Leipzig over de næste to sæsoner.[4]
Bayern München
Det blev i januar 2015 annonceret, at Kimmich ville skifte til Bayern München ved sommeren 2015.[5] Han debuterede for klubben i en DFL-Pokal kamp imod FC Nöttingen den 9. august 2015.[6] I hans to første sæsoner etablerede han sig på holdet, dog hans spilletid varierede fra at være startende til rotationsspiller. Fra 2017-18 sæsonen var han dog fast etableret i startopstillingen.[4]
Den 9. februar 2019 spillede han sin kamp nummer 100 for klubben.[7] Han spillede hver eneste minut i Bundesliga sæsonen 2018-19.[4]
Efter at have spillet med nummer 32 siden han ankom i klubben, så skiftede Kimmich forud for 2020-21 sæsonen til nummer 6, hvilke var frit efter Thiago Alcântara havde forladt klubben.[10] I august 2021 underskrev han en ny kontrakt med klubben, som varede frem til 2025.[11]
Kimmich modtog den 28. oktober 2023 det første røde kort i sin karriere, da han blev vist af efter bare fire minutter i en kamp imod Darmstadt. Bayern endte dog med at vinde kampen 8-0, efter at Darmstadt fik to røde kort i kampen.[12]
