Latem 2005 roku Lichtsteiner przeniósł się do francuskiego Lille OSC. W Ligue 1 zadebiutował 30 lipca w wygranym 1:0 pojedynku ze Stade Rennais. W pierwszym sezonie gry dla „Les Dogues” wystąpił w 31 spotkaniach pierwszej ligi, a Lille zajęło w końcowej tabeli trzecie miejsce. Przez 3 lata szwajcarski zawodnik był podstawowym defensorem Lille. W sezonie 2007/08 zdobył w Ligue 1 4 bramki, w tym 2 w zwycięskim 5:0 pojedynku z SM Caen.
W sierpniu 2008 zawodnik przeszedł do włoskiego S.S. Lazio. W nowym klubie zadebiutował 31 sierpnia w wygranym 4:1 wyjazdowym meczu z Cagliari Calcio. Od czasu debiutu Szwajcar stał się podstawowym piłkarzem w linii obronnej Lazio. W lutym 2010 roku nowym trenerem Lazio został Edoardo Reja. W swoim pierwszym spotkaniu w roli szkoleniowca z Parmą zagrał taktyką 3–5–2, w której Lichtsteiner został ustawiony na pozycji prawego pomocnika.
Latem 2011 przeszedł do Juventusu i podpisał z tym klubem 4-letni kontrakt.
5 czerwca 2018 roku związał się 2 letnim kontraktem z Arsenalem. Po roku przeniósł się do FC Augsburg.
12 sierpnia 2020 roku ogłosił zakończenie piłkarskiej kariery.