В 2006 году подписал с московским «Динамо» первый профессиональный контракт. В следующем году дебютировал в Премьер-лиге — 28 апреля в игре против «Луча-Энергии». В возрасте 17 лет 2 месяцев и 19 дней Смолов стал самым молодым дебютантом «Динамо» в чемпионатах России. Всего в первом сезоне провёл 3 матча. 27 сентября 2008 года в поединке против «Крыльев Советов» забил свой первый гол за «Динамо» в чемпионате. В 2010 году руководство «Динамо» решило, что Смолову необходима постоянная игровая практика. В мае 2011, после возвращения из «Фейеноорда», забивал в матчах против «Краснодара» и нальчикского «Спартака», в обоих случаях его голы становились решающими. 14 июля 2010 года перешёл на правах аренды в «Фейеноорд». Спортивному директору роттердамцев Лео Бенхаккеру Фёдора посоветовали давние знакомые — Дик Адвокат и Игорь Корнеев. В чемпионате Нидерландов дебютировал 8 августа в матче против «Утрехта», завершившемся домашней победой «Фейеноорда» со счётом 3:1. Но со временем стал всё реже появляться на поле. В 11 матчах чемпионата Смолов забил один гол (в ворота клуба «Витесс»; первоначально диктор стадиона ошибочно объявил автором гола Лердама. В июле 2012 года перешёл в «Анжи» на правах аренды. 19 июля в поединке против «Гонведа» в рамках квалификационного раунда Лиги Европы дебютировал за новую команду. 22 июля во встрече с краснодарской «Кубанью» дебютировал за «Анжи» в чемпионате России. 2 августа 2012 года в матче квалификационного раунда Лиги Европы против «Витесса» забил решающий гол, который позволил его команде победить 2:0. В октябре 2012 года президент московского «Динамо» Геннадий Соловьёв подтвердил появившуюся в СМИ информацию о том, что клуб собирается вернуть Смолова из аренды. В середине января стало известно, что Смолов останется в «Анжи» до конца сезона 2012/13. 28 января 2014 года Смолов во второй раз перешёл в «Анжи» на правах аренды с возможностью играть против своего основного клуба. 6 апреля 2014 года в матче «Анжи» — «Динамо» (4:0) Смолов прервал свою безголевую серию, длившуюся 1775 минут. 9 августа 2018 года Смолов стал игроком «Локомотива». Сумма трансфера составила около 9 миллионов евро, контракт рассчитан на 4 года с зарплатой около 3 миллионов евро. Дебютировал 12 августа в гостевом матче 3 тура против «Оренбурга» (1:0). Вышел в стартовом составе и отыграл 76 минут. 26 августа 2018 года забил первый гол за клуб на 73 минуте домашнего матча 5 тура против «Анжи» (2:1). В составе «Локомотива» взял свой первый трофей в карьере — Кубок России (2019). 6 июля забил первый гол (из трёх) в матче Суперкубка России 2019 против чемпиона «Зенита». В начале сезона 2020/21 забил три мяча в чемпионате: в ворота «Крыльев Советов», «Урала» и «Оренбурга». 12 января 2022 года перешёл в московское «Динамо».