Dopo aver fatto la trafila nelle giovanili delClub América, esordisce in prima squadra nel 2011, all'età di vent'anni, nella partita pareggiata per 1-1 contro ilMonarcas Morelia. In poco più di tre anni con l'América raccoglie globalmente 100 presenze e 36 gol.
Il 14 agosto 2014 si trasferisce aglispagnoli dell'Atlético Madrid per dieci milioni di euro vincendo laSupercoppa di Spagna 2014. Nella sua prima ed unica stagione con iColchoneros disputa 21 partite tracampionato e coppe, segnando un solo gol.
Il 14 agosto 2015 passa in prestito aiportoghesi delBenfica. Il 20 luglio 2016 viene riscattato per 30 milioni di euro, che lo rendono il calciatore messicano più costoso di sempre.[3] Con il club lusitano gioca 120 partite segnando 31 gol.
Il 12 giugno 2018 viene ufficializzato il passaggio di Jiménez in prestito agli inglesi delWolverhampton.[4] Esordisce con il nuovo club, l'11 agosto seguente, nel match diPremier League pareggiato in casa contro l'Everton, siglando il gol del definitivo 2-2 su assist diRúben Neves.[5] Il 29 gennaio 2019, realizza la sua prima doppietta in Premier, nella vittoria interna per 3-0 contro ilWest Ham. Il 4 aprile dello stesso anno viene ufficializzato il passaggio a titolo definitivo aiWolves. L'11 agosto 2020, nei quarti di finale di Europa League contro gli spagnoli del Siviglia, sbaglia un rigore (il primo dopo 21 segnati consecutivi) e condanna iWolves all'eliminazione, visto che la partita finirà 1-0 per il Siviglia.[6]