로이스는 지난 2012년 7월 묀헨글라드바흐를 떠나 도르트문트 유니폼을 입었다. 로이스는 도르트문트에서 196경기를 뛰면서 92골 61도움을 기록했다. 지난 2016-17시즌 DFB-포칼컵을 비롯해, 2014-15시즌, 2013-14시즌 독일 슈퍼컵 우승을 차지한 경험이 있다.
도르트문트에서 빼어난 활약을 한 로이스지만 장기 부상이 발목을 잡았다. 올 시즌도 부상에 신음해 경기 대부분을 출전하지 못했다.
하지만 도르트문트는 로이스를 대우하기로 결정했다. 로이스는 2019년 6월 30일을 마지막으로 도르트문트와의 계약이 만료되지만, 부상이 회복 후 재계약 협상에 들어갔고, 결과는 재계약으로 나타났다.