Hleb firmó por el cuadro del Camp Nou en el verano de 2008 procedente del Arsenal, a cambio de 15 millones de euros más dos de variables, pero nunca llegó a cuajar en el cuadro catalán.
En su primera temporada participó en 31 partidos y consiguió nueve goles, aunque no tuvo continuidad. Además sufrió una lesión y no contó más para el entrenador.
A partir de entonces, Hleb entró en una cadena de cesiones. En la campaña siguiente (2009-2010) jugó en el VfB Stuttgart, club en el que había militado en el pasado; y en la siguiente jugó en el Birmingham City inglés.
A principios de esta temporada, Hleb jugó también como cedido en el Wolfsburg alemán, aunque con un contrato por seis meses. Una vez vencido el compromiso, el equipo alemán no hizo efectiva la continuidad.
Tras reunirse con el Barcelona y firmar su desvinculación contractual, el jugador podría convertirse próximamente en jugador del Olimpiacos griego.