Athletic Bilbao

Juventus

Sevilla

Swansea City

Tottenham Hotspur

Vào ngày 31 tháng 8 năm 2017, Llorente gia nhập Tottenham Hotspur với một bản hợp đồng hai năm có giá trị 12,1 triệu bảng.[8][9] Anh ra mắt câu lạc bộ vào ngày 13 tháng 9, khi thay thế Harry Kane vào những phút cuối trong chiến thắng 3–1 trên sân nhà trước Borussia Dortmund trong khuôn khổ vòng bảng Champions League.[10] Anh có mặt trong đội hình xuất phát lần đầu tiên vào trận hòa trước Barnsley vào ngày 20 tháng 9 ở cúp EFL.[11]

Llorente ghi bàn thắng đầu tiên cho Spurs vào ngày 6 tháng 12 năm 2017, anh chơi đủ 90 phút trong chiến thắng 3-0 trước APOEL FC ở Champions League.[12] Llorente đã ghi một hat-trick trong chiến thắng 6-1 của Spurs trước Rochdale ở vòng thứ năm của cúp FA, vào ngày 28 tháng 1 năm 2018.[13]

Vào ngày 13 tháng 2 năm 2019, anh ghi bàn thắng thứ 3 trong chiến thắng 3-0 ở vòng 16 đội Champions League, chỉ 3 phút sau khi vào sân từ ghế dự bị.[14] Vào ngày 17 tháng 4, trong lượt về vòng tứ kết của giải trên sân vận động Etihad, anh ghi một bàn thắng trong trận đấu với Manchester City, rút ngắn tỉ số xuống còn 4-3 cho Tottenham, giúp đội nhà đi tiếp nhờ luật bàn thắng trên sân khách với tổng tỉ số là 4-4 sau hai lượt trận.[15] Cũng trong lượt về vòng bán kết, trên sân Johan Cruyff Arena của Ajax, sau khi vào sân từ đầu hiệp hai thay Victor Wanyama, anh đã giúp cải thiện sức tấn công của đội nhà để Lucas Moura ghi hat-trick giúp Tottenham ngược dòng đánh bại Ajax 3-2 và đi tiếp nhờ luật bàn thắng trên sân khách.[16] Ở trận chung kết, anh vào sân thay Dele Alli ở những phút cuối của trận đấu khi đội nhà đang bị dẫn bàn, nhưng không thể thay đổi cục diện trận đấu, khi sau đó Divock Origi ghi bàn ấn định tỉ số 2-0 cho Liverpool và giúp Liverpool lên ngôi vô địch.[17]

Vào ngày 30 tháng 6 năm 2019, anh đã không được gia hạn hợp đồng với Tottenham và đã rời câu lạc bộ.