او در سال ۱۳۹۱ توانست نظر مربیان تیم نوجوانان باشگاه فوتبال استقلال را به خود جلب کند و به این تیم ملحق شود. کریمی در یک سالی که در عضویت تیم نوجوانان استقلال بود، آقای گل لیگ کشوری نوجوانان شد و توانست به تیم امید استقلال راه پیدا کند؛ کریمی در لیگ امیدها نیز آقای گل شد و در ۱۳ دی ۱۳۹۳ در شهرآورد امیدها زنندهٔ هر دو گل آبی‌پوشان بود.
درخشش وی در تیم امیدهای استقلال، امیر قلعه‌نویی، سرمربی وقت استقلال، را مجاب کرد تا نام وی را وارد لیست تیم بزرگسالان کند. محسن کریمی نخستین بازی رسمی خود در لباس استقلال را در تاریخ ۱ آذر ۱۳۹۳ در هفتهٔ بیست و سوم لیگ برتر فوتبال ایران ۹۴–۱۳۹۳ مقابل تیم نفت تهران انجام داد، وی در این بازی در دقیقه ۸۸ به جای یعقوب کریمی وارد زمین شد. کریمی در فصل اول حضور خود در استقلال فقط ۶ بازی انجام داد که در بیشتر آن‌ها به عنوان یار تعویضی وارد زمین شده‌بود، در دومین فصل حضور وی در این تیم، پرویز مظلومی سرمربی استقلال شد. در دوران سرمربی‌گری پرویز مظلومی، بازی بیشتری به محسن کریمی رسید. وی در فصل ۹۵–۱۳۹۴، ۲۳ بازی در لیگ برتر و ۳ بازی در جام حذفی برای استقلال انجام داد و ۵ گل نیز به ثمر رساند؛ وی پس از درخشش در مقطعی از این فصل توسط کارلوس کی‌روش به اردوی تیم ملی نیز فراخوانده شد.کریمی در چند برهه از این فصل مصدوم شدو مدتی را از میادین فوتبال دور ماند.
در سال ۹۵، علی‌رضا منصوریان جانشین پرویز مظلومی در استقلال شد؛ محسن کریمی در بازی آغازین این فصل مقابل نفت تهران مصدوم شدو در ابتدای این فصل همچنان با مصدومیت‌های مقطعی دست و پنجه نرم می‌کردتا هفتهٔ نهم که توانست نخستین گل فصل خود را مقابل سایپا به ثمر برساند. وی پس از آن به یکی از مهره‌های تأثیرگذار تیم منصوریان تبدیل شد. اوج درخشش وی در بازی جام حذفی مقابل مس کرمان بود که به عنوان بازیکن تعویضی وارد زمین شد و توانست تک گل تیمش را در دقیقهٔ ۱۱۳ به ثمر برساند.
وی جدیدترین پست اینستاگرامی خود را به پژمان منتظری اختصاص دا د و نوشت:
داداش پژمان انشالله خیلی زود برمیگردی تو بهترینی
انتهای پیام/