Wanyama mudou-se para os Spurs a 23 de junho de 2016, depois de o clube do norte de Londres ter anunciado que tinha chegado a acordo com o Southampton para a transferência do médio. Nessa altura, o Tottenham estava sob o comando do treinador Mauricio Pochettino, que já tinha trabalhado com Wanyama no Southampton.
Wanyama, apelidado de "Leão de Muthurwa", marcou o primeiro golo pelo Tottenham na sua estreia em casa, contra o Crystal Palace, aos 82 minutos, numa vitória por 1-0 para o campeonato. O golo fez dele o 138.º jogador a marcar pelo clube, aumentando o seu recorde de maior variedade de marcadores de golos por um único clube na Premier League.
No entanto, no final de agosto de 2019, o Tottenham anunciou que tinha chegado a acordo para transferir Wanyama para o Club Brugge por 13 milhões de euros, mas o médio queniano levantou preocupações sobre a transferência e o negócio fracassou.
A 3 de março de 2020, o Tottenham confirmou finalmente que tinha acordado transferir Wanyama para o Montreal Impact (atual CF Montreal), clube da Major League Soccer, onde se tornaria Jogador Designado. Wanyama deixou os Spurs depois de disputar 69 jogos em todas as competições e marcar seis golos.
O Tottenham ganhou um troféu pela última vez a 24 de fevereiro de 2008 - uma vitória por 2-1 sobre o Chelsea no Estádio de Wembley, na Taça da Liga. Foi a quarta vez que o Tottenham ganhou a Taça da Liga, que mais tarde passou a chamar-se Taça Carling e agora Taça Carabao.
Teria adorado ganhar um troféu pelo Tottenham
De acordo com Wanyama, que está atualmente sem clube depois de ter deixado Montreal a 1 de janeiro de 2025, após o termo do contrato, o grupo de jogadores do Spurs estava desesperado por trazer um troféu para o clube, mas isso nunca aconteceu.
"Infelizmente, há uma coisa que gostaríamos de ter feito pelo clube, que era ganhar um troféu, mas não o fizemos com o nosso grupo", disse Wanyama à Tottenham TV antes do jogo da Premier League contra o Manchester United, que os Spurs venceram por 1-0 no domingo, 16 de fevereiro: "Acredito que com o atual plantel, o grupo que têm neste momento, um dia farão algo de especial pela equipa. No nosso tempo, tínhamos uma boa equipa e queríamos sempre melhorar em cada jogo, por isso, todos os fins-de-semana, quando saíamos, queríamos provar que podíamos continuar no topo. Queríamos mostrar que o Tottenham é um grande clube e que é assim que deve ser, competindo todos os fins-de-semana e assegurando que o clube está no topo e foi divertido, a coisa mais importante que fizemos foi divertirmo-nos, ir lá divertirmo-nos e o resto foi só seguir-nos."
De regresso ao norte de Londres, Wanyama, que se estreou pela seleção principal do Quénia em maio de 2007, com apenas 15 anos, num amigável contra a Nigéria, disse: "É ótimo estar de volta ao norte de Londres, ver o estádio (London Stadium), mais uma vez, recordar a atmosfera aqui, especialmente nos jogos em casa, é uma grande sensação, e é simplesmente ótimo estar de volta, dá-me claramente boas memórias."
Durante o tempo no Spurs, Wanyama formou uma parceria formidável no meio-campo com o belga Mousa Dembele. Questionado sobre como se sentiu ao jogar ao lado do jogador, Wanyama disse: "Foi uma boa ligação, uma boa conexão, eu e o Mousa, gostámos do que estávamos a fazer e estávamos a complementar-nos muito bem e temos saudades desses momentos."
Sobre o seu primeiro golo pelos Spurs, que foi marcado contra o Crystal Palace numa batalha da Premier League, Wanyama disse: "Lembro-me que foi em White Hart Lane, o meu primeiro golo pelo clube, e foi também um golo no último minuto e acabámos por ganhar o jogo, foi um golo especial."
Falando sobre o seu último golo pelo Tottenham em White Hart Lane, antes de o Spurs se mudar para o Estádio de Wembley e depois para o Estádio de Londres, Wanyama, que foi nomeado capitão do Quénia em 2013, explicou: "Foi contra o Manchester United e ganhámos o jogo por 2-1, eu e o Harry Kane marcámos o golo, um golo especial, um momento especial, o último jogo em White Hart Lane."
Sobre o golo que marcou contra o Liverpool, Wanyama foi questionado sobre o que pensava enquanto corria em direção à bola: "Quando estava a correr para a bola, pensei que esta estava a rolar muito bem, a bola estava a implorar que eu a batesse com força, por isso bati uma vez e foi para o canto superior."
O golo que empatou a partida contra o Liverpool a 2-2 foi eleito o Golo do Mês da Premier League. Questionado sobre se alguma vez voltou a ver o golo durante o seu tempo livre, Wanyama respondeu: "Vejo-o sempre, por alguma razão, aparece sempre quando vou às redes sociais, está sempre a aparecer, por isso clico sempre (risos), e ponho amor nele porque também foi um golo especial".
Wanyama continuou: "No regresso a casa, encontrei o Martin Tyler (comentador do jogo com o Liverpool) no aeroporto e ele disse-me: "Que belo golo! Respondi-lhe. Ele fez-me um bom comentário e fiquei realmente muito feliz com isso."
Wanyama foi questionado sobre o que sentiu depois de marcar o último golo em White Hart Lane, na despedida do Tottenham do estádio. O golo foi o da vitória contra o Man United.
"Marcar no último jogo contra uma equipa como o Man United, e no último jogo em White Hart Lane, foi muito importante porque fechar o estádio com um golo será sempre recordado, e foi um momento de orgulho fechar com uma vitória, fechar o campo com uma vitória, foi o maior feito para mim."
Em Montreal, Wanyama fez a sua estreia em competição no Stade Olympique, na primeira mão dos quartos de final da Liga dos Campeões da CONCACAF, onde foi nomeado para a equipa inicial do treinador Thierry Henry.
Ele deu uma assistência para Saphir Taider - com quem Wanyama foi brevemente companheiro de equipa no Southampton em 2014 - na derrota por 1-2 para o campeão hondurenho C.D. Olimpia. Mais tarde, foi capitão do Montreal na vitória por 1-0 sobre o Toronto FC na final do Campeonato Canadiano de 2021.
Em setembro de 2021, depois de ter sido repetidamente preterido para a seleção durante as eliminatórias para o Campeonato do Mundo de 2022, Wanyama anunciou a sua retirada do futebol internacional, marcando o fim dos seus 14 anos de serviço. Wanyama disputou 64 jogos pelo Quénia e marcou seis golos.
