Faza Apertura 2007 była ostatnią dla Vidala w barwach CSD Colo-Colo, gdyż zawodnik przeszedł do niemieckiego klubu Bayeru 04 Leverkusen, który zapłacił za niego około 5,2 mln euro. Stał się tym samym drugim najdroższym piłkarzem odchodzącym z klubu po Matíasie Fernándezie, który odszedł do hiszpańskiego klubu Villarreal CF za 11 mln euro.
22 czerwca 2011 został sprzedany do włoskiego klubu – Juventus, za sumę 12 mln euro. 28 lipca 2015 podpisał czteroletni kontrakt z Bayernem Monachium, finalizując transfer na kwotę 40 mln euro.
3 sierpnia 2018, FC Barcelona poinformowała, iż klub osiągnął porozumienie z Bayernem Monachium ws. transferu Arturo Vidala. 6 sierpnia został oficjalne zaprezentowany i podpisał trzyletni kontrakt, do czerwca 2021. Sześć dni później zadebiutował w hiszpańskim klubie, rozgrywając mecz z Sevillą (2:1) w ramach Superpucharu Hiszpanii. 28 października strzelił gola w wygranym 5:1 meczu przeciwko Realowi Madryt, wchodząc z ławki rezerwowych trzy minuty wcześniej.