مهدی طارمی در شهریور ۱۳۹۹، با قراردادی چهار ساله به باشگاه فوتبال پورتو پیوسته‌است.او اولین گل لیگ خود را برای پورتو در ۱۸ آبان ۱۳۹۹ در برد خانگی ۳–۱ مقابل پورتیموننسه به ثمر رساند. طارمی در اولین فصل حضور خود در پورتو توانست سومین گلزن برتر و بهترین پاسور فصل شود. طارمی با پورتو در لیگ پرتغال به نایب قهرمانی پریمیرا لیگا ۲۱–۲۰۲۰ رسید و با این تیم قهرمان سوپر جام فوتبال پرتغال شد. واز سوی وب سایت گل پوینت در تیم منتخب ۳۳ نفره لیگ برتر پرتغال قرار گرفت.