Girma terá custado 900 mil libras (um milhão de euros) ao Chelsea, ultrapassando o anterior recorde mundial de 685 mil libras pago pelo Bay FC por Racheal Kundananji em fevereiro de 2024.
A jogadora de 24 anos foi apresentada no relvado pelas campeãs da Superliga Feminina antes do jogo de domingo contra o Arsenal, em Stamford Bridge.
"Estou muito feliz e entusiasmada por estar aqui. Não parece real", disse Girma ao site do Chelsea.
"Há muitas coisas no Chelsea que me fizeram querer vir para cá, a cultura, a mentalidade vencedora, a equipa e as jogadoras. É um ambiente de topo para aprender e crescer".
Girma é a primeira contratação da treinadora do Chelsea, Sonia Bompastor, na janela de transferências de janeiro.
A jogadora foi escolhida por Bompastor depois de a defesa do Chelsea Kadeisha Buchanan sofrer uma lesão no ligamento cruzado anterior que pode deixá-la de fora pelo resto da temporada.
O valor eclipsa o recorde britânico anterior, estabelecido quando o Chelsea contratou a atacante Mayra Ramirez do Levante por 384 mil libras há um ano.
Girma jogou todos os minutos da campanha olímpica vitoriosa dos Estados Unidos em Paris no ano passado e também foi nomeada a jogadora do ano da US Soccer em 2023.
O diretor do futebol feminino do Chelsea, Paul Green, afirmou: "A Naomi é uma defesa de classe mundial que está agora a entrar nos melhores anos da sua carreira".