赵霖，1986年出生，河南郑州人，从小就接触足球，之后在中国足球学校学习。2002年他被上海申花足球俱乐部买断，成为申花青年队的一员。随后又入选上海十运队，并成为队中主力前锋。 2005年10月他代表上海出战十运会，并随队一直杀入决赛，但惜败山东队获得十运会亚军。
2005年7月在参加完荷兰世青赛后，赵霖回到上海申花足球俱乐部便被调进一线队，并很快被俱乐部补充报名，获得中超参赛资格。 8月21日本应在全运会结束之后才返回上海申花队的赵霖，提前上演了中超处子秀，在对阵辽宁的比赛中，他在第六十九分钟登场并帮助球队取胜。
2006年赵霖以出色的表现代表上海申花队夺得中超联赛亚军。同年4月19日赵霖在征战中超一年之后，在联赛第八轮对阵天津康师傅队的比赛中，打入了自己的中超处子球。同时赵霖在参加的四场亚冠联赛中攻入五球，最令人瞩目的当属2006年9月13日在源深体育场一比零小胜全北现代的比赛中打入制胜球。
2007年在中超赛场上，赵霖继续代表上海申花队出战，但在出场的十二场比赛中未能收获进球。
2008年赛季结束后，赵霖代表上海申花队已经征战了五十二场中超联赛、攻入十球，但他的这一年却以失望结尾，在中超联赛最后一轮的关键战役刚被换上场又旋即被换下，被俱乐部高层质疑打假球而被挂牌，也由此成为2009年赛季前的足坛焦点人物之一。
2009年初在被俱乐部质疑的赵霖迎来转机，1月21日在亚洲杯预选赛上演帽子戏法，随即收到多家外国俱乐部的转会邀请，但最终他选择留在上海申花队，签订了最长三年的二加一合同，继续留在申花效力。