Nenhuma valor da negociação foi divulgado, mas relatos da mídia britânica estimam que a transferência gire em torno de 53 milhões de libras (R$ 335 milhões), com a possibilidade de subir para 58 milhões de libras (R$ 366 milhões).
Lavia é o oitavo jogador a chegar no Chelsea na atual janela de transferências. O clube londrino, agora propriedade de um consórcio liderado pelo empresário americano Todd Boehly, gastou mais de 350 milhões de libras (R$ 2,2 bilhões) nas últimas duas janelas.
Romeo Lavia fez 29 jogos na Premier League e chegou a Stamford Bridge após o rebaixamento do Southampton para a Championship na última temporada.
"Mal posso esperar para conhecer todos os meus novos companheiros de equipe e construir uma química para alcançar grandes coisas juntos", disse Lavia ao site do Chelsea.
Ele agora deve competir por uma vaga no meio-campo com Enzo Fernández e Moisés Caicedo - os dois jogadores mais caros da história das transferências do futebol inglês. Caicedo chegou do Brighton no início deste mês por 115 milhões de libras (R$ 727 milhões), superando os 107 milhões de libras (R$ 676 milhões) que os Blues pagaram ao Benfica por Fernández em janeiro.