Le 30 mai 2006, Salomon Kalou est transféré à Chelsea, pour un transfert estimé à environ 9 000 000 £. José Mourinho, alors entraîneur des Blues, fait l'éloge du jeune attaquant ivoirien en le décrivant de travailleur, polyvalent et désireux de s'améliorer.
De son côté, Kalou admet être venu à sa première session d'entraînement muni d'un appareil photo, impressionné par le fait de s'entraîner avec de grands joueurs tels que Michael Ballack, John Terry ou encore Didier Drogba, capitaine de la sélection ivoirienne et icône en Côte d'Ivoire3. Il est d'ailleurs rapidement pris sous l'aile de ce dernier.
En septembre 2006, Salomon Kalou marque son premier but avec Chelsea lors du match du 3e tour de la League Cup à Blackburn (0-2). Lors de sa première saison dans le club londonien, il marque neuf buts en 58 rencontres et s'impose rapidement au sein de l'effectif des Blues. Le 25 février 2007, il remporte son premier trophée après la victoire de Chelsea en League Cup aux dépens d'Arsenal (2-1). Trois mois plus tard, il entre en jeu au début des prolongations lors de la finale de la Coupe d'Angleterre face à Manchester United, remportée au bout du fil grâce à un but de Didier Drogba en toute fin de match.
Lors de la saison 2007-2008, Kalou marque 11 buts en 48 apparitions toutes compétitions confondues et Chelsea s'incline en finale de la Ligue des champions face à Manchester United (1-1, 6-5 aux tirs au but). Régulièrement aligné par José Mourinho puis Avram Grant, il est moins utilisé par Luiz Felipe Scolari, à la tête de Chelsea entre juillet 2008 et février 2009. Kalou est cependant relancé par Guus Hiddink, manager des Blues par intérim en fin de saison 2008-2009.
La saison suivante, Carlo Ancelotti prend le relais sur le banc de Chelsea et le club remporte le championnat d'Angleterre, même si l'attaquant ivoirien joue en grande partie des bouts de matches. L'arrivée de Fernando Torres en février 2011 n'arrange pas les affaires de Kalou qui devient une seconde possibilité en attaque. Il marque toutefois 10 buts en 31 matches de Premier League, son plus grand nombre de buts en une saison en championnat.
En fin de contrat et pas prolongé à Chelsea, Salomon Kalou est libéré le 1er juillet 2012 après six saisons passées sous le maillot des Blues durant lesquelles il marque 61 buts en 254 rencontres toutes compétitions confondues.
En séléction nationale
Désireux d'intégrer la sélection nationale néerlandaise, Salomon Kalou demande la naturalisation au titre de la procédure accélérée aux autorités néerlandaises, notamment soutenu par Marco van Basten. Cependant, le 18 mai 2005, la ministre néerlandaise Rita Verdonk lui refuse cette naturalisation au motif que Salomon Kalou ne remplit pas les critères permettant cette procédure. À la suite de ce refus, Salomon Kalou introduit en justice une plainte contre la décision de la ministre. Le 25 novembre 2005, la justice néerlandaise entame une procédure de jugement à la suite de cette plainte.
Lors de la Coupe du monde 2006, les Pays-Bas et la Côte d'Ivoire sont tirés dans le même groupe au premier tour. Si Kalou était devenu un citoyen néerlandais et tout en étant sélectionné par le sélectionneur néerlandais, il aurait pu jouer contre son pays natal, et éventuellement contre son frère Bonaventure Kalou. L'échec de Kalou pour acquérir la nationalité néerlandaise a été un facteur dans sa décision de quitter le Feyenoord pour Chelsea en 2006. Cette procédure l'empêche cependant de participer au Mondial allemand12.
Kalou affirme ensuite qu'il désire finalement rejoindre la sélection ivoirienne. Il honore sa première sélection avec la Côte d'Ivoire le 6 février 2007 contre la Guinée et inscrit son premier but contre l'Île Maurice un mois et demi plus tard. Il prend part à la Coupe d'Afrique des nations 2008 qui voit les Éléphants finir quatrièmes du tournoi après sa défaite 4-2 contre le Ghana lors du match pour la troisième place.
En 2008, Salomon Kalou participe aux Jeux olympiques se déroulant à Pékin pour lesquels la Côte d'Ivoire est qualifiée pour la première fois de son histoire. Les ivoiriens sont éliminés en quarts de finale par le Nigeria (2-0).
Deux ans plus tard, il participe à la Coupe d'Afrique des nations 2010 durant laquelle la Côte d'Ivoire est éliminée en quarts de finale par l'Algérie (2-3 après prolongations). En juin 2010, Salomon Kalou est titulaire lors des trois matches de la phase de poule de la Coupe du monde 2010. Il inscrit un but face à la Corée du Nord (3-0) mais les Éléphants sont éliminés dès le premier tour.
Le 23 Mars 2013, Salomon Kalou inscrit un but contre la Gambie, victoire des Éléphants 3-0.
