Dopo le visite mediche, è arrivata la firma sul contratto e l'annuncio ufficiale. Branislav Ivanovic si trasferisce a titolo definitivo allo Zenit San Pietroburgo con cui si lega fino al 30 giugno 2019 e percepirà uno stipendio attorno ai 5 milioni di euro a stagione. Il difensore serbo aveva il precedente contratto con il Chelsea in scadenza il prossimo 30 giugno.
Branislav Ivanovic lascia dunque i Blues dopo 9 anni: si è trasferito a Londra nel gennaio 2008 dalla Lokomotiv Mosca. Per lui il patron Roman Abramovich spende circa 12 milioni di euro, vincendo una folta concorrenza internazionale. Il suo inizio in Premier League è molto difficile - l'allora manager Avram Grant non lo fa mai scendere in campo per tutta la restante parte del campionato 2007-08 - tanto che la prima presenza ufficiale con la maglia del Chelsea avviene il 24 settembre 2008 in occasione del match contro il Portsmouth in League Cup, in cui fa anche l'assist per il goal di Kalou che chiude il risultato sul 4-0 per i Blues.
Piano piano il nuovo tecnico Scolari lo utilizza sempre di più e nel giro di pochi mesi diventa uno degli uomini fondamentali della squadra. Segna i primi goal nell'andata dei quarti di finale di Champions League ad Anfield Road contro il Liverpool: doppietta e vittoria per 3-1 finale. Nei due anni successivi con Ancelotti in panchina Ivanovic vince la sua prima Premier League, una FA Cup ed un Community Shield, ma è nella stagione 2011-12 che tocca il punto più alto della sua carriera: vince la Champions League sotto la guida di Roberto Di Matteo, anche se la finale contro il Bayern Monaco non la gioca per squalifica. Il suo apporto è comunque importante nel cammino verso la finale, soprattutto nel ritorno degli ottavi contro il Napoli in cui segna una doppietta e ribalta nei supplementari il 3-1 dell'andata per i partenopei.
Nella stagione 12-13 invece, dopo un inizio molto difficile - eliminazione nei gironi di Champions ed esonero di Di Matteo - il riscatto per i Blues avviene in Europa League, con Benitez in panchina: nella finale dell'Amsterdam Arena il Chelsea batte il Benfica 2-1 ed Ivanovic segna il goal decisivo al 92'.
Con Josè Mourinho nella stagione 14-15 il Chelsea torna a vincere il campionato ed Ivanovic viene incluso nella formazione ideale dell'anno dalla federazione. Con l'arrivo di Antonio Conte per il serbo c'è sempre meno spazio, soprattutto con il cambio di modulo: lo schieramento che consente ai Blues di volare in testa alla classifica penalizza il serbo, che viene impiegato solamente nei finali di gara.
Così la decisione di lasciare Stamford Bridge: in totale le presenze di Branislav Ivanovic con la maglia del Chelsea sono 377 tra tutte le competizioni, condite da 34 goal e 34 assist, e 9 trofei in tutto. L'addio ai suoi tifosi è arrivato proprio nell'ultimo match, quello di FA Cup contro il Brentford, in cui Conte gli ha concesso la passerella finale, con un goal ed un'esultanza commossa.