Koke termina contrato con el Atlético de Madrid el próximo y hasta la fecha todavía no han consensuado un principio de acuerdo. Con su futuro en el aire, el Atlético de Madrid ya baraja opciones. TodoFichajes apunta que Piotr Zielinski es una de las opciones que más gustan dentro del seno del club.
El 4 de agosto de 2016 luego de su gran temporada con el Empoli y su participación en la Euro 2016 con Polonia, el club S. S. C. Napoli pagó los 15 millones de euros al Udinese (dueño de su pase) para hacerse con los servicios del futbolista.
El 21 de agosto siguiente debutó con la camiseta azzurra en el partido de liga ante el Pescara (2-2), entrando en la segunda parte por Marek Hamšík. En su segunda temporada, debutó como titular en la primera jornada de liga ganado de local contra el Hellas Verona por 1-3. En la temporada 2018-2019, bajo la dirección de Carlo Ancelotti, debutó en el primer partido de la Serie A ganado 1-2 contra la Lazio.
El 17 de junio de 2020 ganó la Copa Italia, el primer trofeo de su carrera, gracias al triunfo ante la Juventus de Turín. En la temporada 2020-2021 se convirtió en uno de los elementos más incisivos del equipo, marcando 8 goles y dando 10 asistencias en la Serie A. Sin embargo, su actuación no fue suficiente para lograr la clasificación para la Liga de Campeones con el Napoli, que terminó el campeonato en el quinto puesto.
Al año siguiente, el centrocampista volvió a ser fundamental para los napolitanos, marcando varios goles importantes. El 31 de octubre decidió el derbi de Campania en casa contra la Salernitana gracias a un gol en el minuto 61, y repitió en los partidos de liga contra el Inter, la Lazio y el Atalanta, así como en la Liga Europa contra el Legia de Varsovia, El 17 de febrero de 2022 desbloqueó el marcador en el partido de ida de la ronda preliminar de la fase eliminatoria de la Liga Europa contra el Barcelona (1-1) en el Camp Nou.
Comenzó la temporada 2022-2023 con un gol en la victoria de visitante contra el Hellas Verona (5-2), en la fecha 1 de la Serie A. El 7 de septiembre marcó un doblete en el partido contra el Liverpool, en el Estadio Diego Armando Maradona, válido para la primera jornada de la fase de grupos de la Liga de Campeones y los napolitanos ganaron por 4-1.