Его отличные выступления обратили на себя внимание Барселоны и в 2013 году он присоединился к Барсе Б. В тот единственный сезон, он забил 7 голов и отдал 11 результативных передач в 36 матчах. Несмотря на свою впечатляющую кампанию в клубе, он решил, что ему будет лучше играть в первом дивизионе и поэтому в сезоне 2014/15 он был отдан в аренду Севилье в рамках сделки обмена на Ивана Ракитича.

После сезона в Андалусии, летом 2015 года Суарес перешел в Вильярреал на четыре года. Барселона сохранила возможность выкупить игрока и выдающегося полузащитника у ‘желтой подводной лодки’, клуб решил воспользоваться своим правом продлить контракт игрока, заплатив за него 3,25 млн евро. Денис Суарес был официально представлен в качестве игрока Барселоны 6 июля 2016 года на Камп Ноу.