Debut Lampard membela Chelsea adalah pada pertandingan pra-musim melawan Leyton Orient pada tanggal 26 Juli 2001 dan mencetak gol pertamanya pada pertandingan pra-musim lain melawan Northampton Town, yang berhasil dimenangkan oleh Chelsea dengan skor telak 7-1, pada tanggal 1 Agustus 2001. Debutnya dalam Liga Premiership adalah pada tanggal 19 Agustus 2001 saat Chelsea ditahan imbang Newcastle United 1-1. Pada musim pertamanya bergabung bersama Chelsea, ia hanya sekali tidak ikut bertanding dan berhasil mencetak tujuh gol di semua kompetisi.
Pada musim 2002-2003 bersama Chelsea, Lampard bermain penuh di semua pertandingan. Ia mencetak delapan gol di setiap kompetisi hingga Chelsea berhasil menduduki posisi keempat dalam Liga Premiership. Lampard pun akhirnya mempunyai kesempatan untuk bermain dalam Liga Champion UEFA untuk pertama kali dalam sejarah karirnya.
2003-2004
Lampard mengawali musim 2003-2004 dengan mengesankan, ia terpilih menjadi Pemain Barclays Bulan Ini pada bulan September 2003 dan Pemain Pilihan Penggemar PFA sebulan kemudian. Chelsea berhasil mencapai semifinal Liga Champion sebelum akhirnya dikalahkan oleh AS Monaco, di mana Lampard mencetak empat gol dalam empat belas pertandingan. Chelsea juga berhasil menduduki peringkat kedua pada Liga Premiership di bawah Arsenal musim itu, prestasi terbaik sejak 1955.
2004-2005
Musim 2004-2005 merupakan musim tersukses dalam sejarah Chelsea, dan Lampard ikut andil di dalamnya. Ia bermain di seluruh pertandingan dalam Liga Premiership dan berhasil mencetak 13 gol (dari 19 gol yang berhasil dicetaknya selama musim itu). Ia bermain luar biasa sebagai seorang gelandang dengan membantu Chelsea meraih juara Liga Premiership kembali setelah puasa selama setengah abad dengan selisih 12 poin dari peringkat kedua. Adapun empat gol yang lain berhasil ia cetak dalam Liga Champion, sisanya ia cetak dalam Piala Liga. Ia mengakhiri musim itu dengan gemilang, yaitu dengan memenangkan penghargaan Pesepak bola FWA 2005.
2005-2006
Lampard bermain lebih baik dengan berhasil mencetak 16 gol dalam Liga Premiership musim 2005-2006, 2 gol dalam lima pertandingan Liga Champion, dan 2 yang lain dalam pertandingan perebutan piala domestik. Total ia berhasil mencetak 20 gol di musim itu. Prestasinya semakin lama semakin mengesankan, dan pada bulan Oktober 2005 setelah melakoni sebuah pertandingan dalam Liga Premiership melawan Blackburn Rovers di Stamford Bridge, manajer José Mourinho memberinya penghargaan sebagai “pemain terbaik di dunia”.
Pada bulan September 2005, Lampard terpilih menjadi anggota FIFPro World XI. Tim tersebut dipilih menurut jajak pendapat dari para pesepak bola profesional di 40 negara. Pada musim dingin 2005, ia terpilih sebagai pemenang kedua dalam dua penghargaan, keduanya di bawah Ronaldinho, masing-masing dalam ajang penghargaan Pesepak bola Eropa Tahun Ini dan dalam ajang penghargaan Pemain Dunia FIFA Tahun 2005.
2006-2007
Lampard telah mencetak 89 gol untuk Chelsea hingga 31 Maret 2007, membuatnya menjadi pencetak gol terbanyak di klubnya dan termasuk dalam 10 besar secara keseluruhan. Ia juga menjadi gelandang yang paling produktif dalam mencetak gol sepanjang sejarah Chelsea setelah berhasil melampaui rekor yang pernah dibuat oleh Dennis Wise, yaitu 76 gol, pada tanggal 17 Desember 2006. Ia mencetak hat-trick pertamanya untuk Chelsea dalam tiga besar Piala FA melawan Macclesfield Town pada tanggal 6 Januari 2007.
Pada sebuah wawancara yang dilakukan setelah berhasil meraih Piala FA, Lampard mengatakan bahwa ia tidak akan 'selamanya bertahan' di Chelsea. Sejak saat itulah, ia mulai dirumorkan akan bergabung dengan Juventus, tempat pelatih lamanya, Claudio Ranieri. Ia juga dirumorkan telah dibeli oleh Real Madrid senilai 25 juta Poundsterling. Rumor-rumor tersebut semakin kuat saat agen Lampard menyatakan bahwa Lampard belum menandatangani nota perpanjangan kontrak dengan Chelsea.
2007-2008
Lampard berhasil mencetak empat gol dalam pertandingan-pertandingan awal Liga Premiership musim ini. Hal itu membuatnya menjadi pencetak gol terbanyak untuk sementara dalam turnamen ini. Pengabdiannya pada Timnas Inggris ia wujudkan dengan mencetak gol pada pertandingan melawan Jerman di Stadion Wembley awal Agustus 2007