Lyon.Olympique Lyonnais · 2017–2021

Op 20 januari 2017 tekende Memphis bij Olympique Lyonnais. Twee dagen later debuteerde hij al, als invaller in de 3–1-zege op Olympique de Marseille. Binnen twee maanden maakte hij een doelpunt waar heel Frankrijk over sprak: tegen Toulouse lobde hij de bal vanaf de middencirkel over de keeper. Dat seizoen won hij de prijs voor het doelpunt van het jaar in de Ligue 1.

Op de laatste speeldag van 2017–18 schreef hij opnieuw geschiedenis. Tegen Nice maakte hij een hattrick in de tweede helft, Lyon won met 3–2 en plaatste zich als derde rechtstreeks voor de Champions League. In november 2019 benoemde trainer Rudi Garcia hem tot aanvoerder.

In augustus 2020 leidde hij Lyon naar een Europees sprookje. In Turijn opende hij de score tegen Juventus met een panenka-penalty, Lyon ging door, en in Lissabon werd ook Manchester City verslagen. Zo bereikte Lyon de halve finale van de Champions League.

Zijn laatste seizoen werd zijn beste. Met het rugnummer 10 maakte hij 22 doelpunten in alle competities, gaf hij de meeste assists van de Ligue 1 en werd hij gekozen in het Elftal van het Seizoen. Bij zijn afscheid schreef hij: ‘Bedankt voor deze vier en een half ongelooflijke jaren.’