Chelsea siempre ha usado camisetas de color azul, a pesar de que en el primer uniforme del club se usaba un azul más pálido que el de hoy, y se usaban pantalones blancos y medias negras. El azul pálido fue tomado de las vestimentas del entonces Vizconde de Chelsea. El color de estas camisetas fue cambiado por una nueva versión que contenía el azul real cerca del año 1912. Cuando Tommy Docherty se convirtió en el entrenador del equipo al comienzo de los años 60, se cambió nuevamente el uniforme, añadiendo pantalones azules —los cuales se siguen usando hasta el día de hoy— y medias blancas, con el argumento de que estos colores eran más distintivos, ya que ningún otro equipo importante usaba esta combinación. Este uniforme fue utilizado por primera vez en la temporada 1964-65.

Los colores tradicionales para el uniforme alternativo del club son el amarillo o blanco en toda la equipación, pero, como muchos equipos, ha tenido algunos muy inusuales. El primer uniforme alternativo consistía en franjas azules y blancas y en un partido de los años 60 el equipo usó un uniforme con franjas azules y negras al estilo del Inter de Milán, en contra de las órdenes del propio Docherty. Este uniforme se utilizó para la semifinal de la FA Cup contra el Sheffield Wednesday, el 23 de abril de 1967. Otros uniformes memorables incluyen un uniforme verde usado en los años 80 y uno ajedrezado en blanco y rojo a comienzos de los años 90.

El uniforme del Chelsea es actualmente fabricado por Adidas, la cual fue contratada para suministrar los uniformes al equipo desde 2006 hasta 2018.79 Sus anteriores uniformes eran manufacturados por Umbro (1975–81 y 1987–06), Le Coq Sportif (1981–86) y Chelsea Collection (1986–87). El primer uniforme del Chelsea era patrocinado por Gulf Air durante la temporada 1983-84. Luego, el club fue patrocinado por empresas como Bai Lin y Grange Farm antes de firmar un contrato a largo plazo con el fabricante de Commodore International en 1989, el cual también apareció en las camisetas. Posteriormente, el Chelsea fue patrocinado por empresas como Coors (1995–97), Autoglass (1997–01) y Fly Emirates (2001–05). Actualmente, el Chelsea es patrocinado por la empresa Yokohama Tyres.

Para la temporada 2015/16, la camiseta titular es completamente azul y la suplente es totalmente blanca con cuello azul y mangas horizontales pequeñas azul y roja.