Depay úspěšně podstoupil v Atléticu lékařskou prohlídku a dostal od Barcelony svolení připojit se k týmu trenéra Diega Simeoneho. S madridským celkem, který za něj podle médií zaplatí tři milion eur (téměř 72 milionů korun), by měl podepsat dvouletý kontrakt.
Depay přišel do Barcelony v červenci 2021. Za katalánský klub odehrál 42 zápasů a dal 14 branek, po příchodu polského kanonýra Roberta Lewandowského však bývalý hráč PSV Eindhoven nebo Manchesteru United přišel o místo v sestavě.