Latem 2006 Ćorluka był bliski przejścia do francuskiego Olympique Marsylia, jednak zdecydował się przedłużyć kontrakt z Dinamem o kolejnych pięć lat.
W 2007 został mistrzem Chorwacji, a w lipcu podpisał kontrakt z angielskim Manchesterem City za sumę 13 mln euro. Ostatniego dnia letniego okna transferowego w 2008 przeszedł do Tottenhamu za około 8 mln funtów. W nowej drużynie zadebiutował 15 września w przegranym 2:1 meczu z Aston Villą.
19 października 2008 podczas wyjazdowego spotkania ze Stoke City stracił przytomność, a następnie został przewieziony do szpitala w wyniku zderzenia z bramkarzem własnej drużyny Heurelho Gomesem. Reprezentant Chorwacji uderzył skronią w kolano brazylijskiego bramkarza. Po kilku minutach udzielania pomocy przez klubowych lekarzy odzyskał ją, ale w drodze do karetki znowu poczuł się gorzej i konieczne było założenie aparatu tlenowego. Piłkarz trafił do szpitala. Brytyjska stacja BBC, określiła zdarzenie jako „koszmarny wypadek”.
27 czerwca 2012 podpisał kontrakt z Lokomotiwem Moskwa. Z Lokomotiwem wywalczył mistrzostwo Rosji w sezonie 2017/2018 i wicemistrzostwa w sezonach 2018/2019 i 2019/2020. Zdobył też cztery Puchary Rosji w sezonach 2014/2015, 2016/2017, 2018/2019 i 2020/2021.