Setelah pembicaraan panjang itu, Ancelotti berhasil meyakinkan Koulibaly untuk bertahan di Napoli. Bek jangkung tersebut akhirnya memperpanjang masa baktinya selama empat tahun lagi dan menjadi salah satu ikon klub.
Koulibaly baru meninggalkan Napoli pada 2022, ketika Chelsea menebusnya dengan biaya transfer sekitar 40 juta euro atau setara Rp770,9 miliar termasuk tambahan bonus. Dia hanya bertahan semusim di Stamford Bridge sebelum bergabung dengan klub Arab Saudi, Al-Hilal, pada bursa transfer musim panas 2023.
Selama delapan tahun membela Napoli, Koulibaly tampil dalam 317 pertandingan dan mencetak 14 gol. Dia turut mempersembahkan satu Coppa Italia dan satu Supercoppa Italiana untuk klub berjuluk Partenopei itu.