Кимпембе — воспитанник футбольной академии клуба «Эраньи». В 2005 году перешёл в систему «Пари Сен-Жермен». С сезона 2014/15 стал привлекаться к тренировкам с основной командой. 17 октября 2014 года в матче против «Ланса» дебютировал в чемпионате Франции. 14 февраля 2017 года в матче против «Барселоны» дебютировал в Лиге Чемпионов УЕФА. В составе «ПСЖ» стал пятикратным чемпионом Франции, трёхкратным обладателем кубка Франции, трёхкратным обладателем кубка лиги, а также четырёхкратным обладателем суперкубка Франции. 11 июля 2020 года Кимпембе подписал соглашение о продлении контракта с клубом до 2024 года.