15 maja 2011 Romeu po raz pierwszy wystąpił w pojedynku Primera División – pojawił się na boisku w 82 minucie zakończonego bezbramkowym remisem spotkania z Deportivo La Coruña, zmieniając Jonathana dos Santosa. Wraz z Barceloną w sezonie 2010/2011 został mistrzem Hiszpanii.
23 lipca 2011 roku trener André Villas-Boas ogłosił, że Chelsea porozumiała się z FC Barceloną w sprawie transferu Romeu. 4 lipca Hiszpan stał się zawodnikiem londyńskiego klubu, podpisując z nim czteroletni kontrakt (cena transferu wyniosła 5 mln euro). Barcelona mogła odkupić go latem 2012 roku za 10 mln euro, będzie mogła to zrobić jeszcze po zakończeniu sezonu 2012/2013 za 15 mln euro. W 2012 wraz z Chelsea zdobył puchar Anglii oraz wygrał Ligę Mistrzów (w meczach finałowych tych rozgrywek jednak nie wystąpił). 25 września w wygranym 6:0 spotkaniu Pucharu Ligi Angielskiej z Wolverhampton Wanderers strzelił swojego pierwszego gola dla londyńskiej drużyny.
12 lipca 2013 roku został na rok wypożyczony do Valencii.
17 lipca 2014 roku Romeu podpisał nowy kontrakt z Chelsea do 2017.
4 sierpnia 2014 roku został wypożyczony do Stuttgartu.
13 sierpnia 2015 roku podpisał kontrakt z Southampton. Swoją debiutancką bramkę w barwach Świętych zdobył w starciu z Aston Villą.