หลุยส์ ดิอาซ พลาดเกมแรกของฤดูกาล เนื่องจากติดโทษแบนจากซีซั่นที่แล้ว เรามาออกตัวในเกมลีกนัดที่แล้ว ลงสนามเป็นสำรอง 33 นาที แล้วมี 1 สกอร์ใส่ เบาวิสต้า (ชนะ 5-0) จากนั้นเขายึดตัวหลักอย่างต่อเนื่อง จบซีซั่นดังกล่าวด้วยการลงเล่นในลีก 30 นัด ยิงได้ 6 ประตู จ่าย 5 แอสซิสต์ แต่จบฤดูกาลนั้น ปอร์โต้ ได้เพียงรองแชมป์ลีก (สปอร์ติ้ง ลิสบอน-แชมป์) แต่ก็ยังทำผลงานได้ดีในฟุตบอลยูฟ่า แชมป์เปียนลีก ผ่านเข้าไปถึงรอบ 8 ทีมสุดท้าย ก่อนจะพ่าย เชลซี ด้วยสกอร์รวม 2 นัด 1-2 ซึ่งดิอาซ ได้ลงลงเล่น 9 นัด (ตัวจริง 5 สำรอง 4) ยิงได้ 2 ประตู หนึ่งในนั้นคือการยิงใส่ แมนเชสเตอร์ ซิตี้  (แพ้ 1-3) ในรอบแบ่งกลุ่ม นัดแรก

    ในฤดูกาล 2021/22 ดิอาซ ออกตัวอย่างโหดด้วยการยิง 12 ประตู จาก 15 นัดในเกมลีก  ขณะที่ในยูฟ่า แชมป์เปียนลีก ก็ยิงใส่ เอซี มิลาน นัดละ 1 ลูก (ชนะ 1-0 , เสมอ 1-1) แล้วด้วยผลงานดังกล่าว ทำให้เขาตกเป็นเป้าหมายของ ลิเวอร์พูล ก่อนจะลงเอยด้วยการย้ายไปเล่นในแอนฟิลด์