Nel corso della sua carriera da club, De Sisti ha giocato per la sua città natale A.S. Roma in due occasioni (1960-65, 1974-79) e per l'ACF Fiorentina (1965-74), vincendo diversi titoli nazionali e internazionali con entrambi i club. Ha fatto il suo debutto in Serie A con la Roma in una sconfitta 2-1 contro l'Udinese, il 12 febbraio 1961, in cui ha osservato il giocatore e mentore della squadra Juan Alberto Schiaffino durante il suo primo periodo al club. Ha avuto il suo periodo di maggior successo con la Fiorentina, che includeva un titolo di campionato nel 1969.
, il secondo assoluto del club, prima di tornare alla Roma nel 1974. Ha vinto la Coppa Italia con entrambi i club, nel 1964 e nel 1966.