Após um problema com Luiz Felipe Scolari no Palmeiras, Kléber deixou o time paulista e acertou a sua transferência para o Grêmio em 2012. Na época o Tricolor gaúcho era comandado por Vanderlei Luxemburgo e apostava as fichas no Gladiador para reviver seus dias de glória.
Mesmo com toda a expectativa, o atacante sofreu com lesões e pouco entregou dentro de campo. Restou apenas a 'raça' dentro de campo para marcar o torcedor e levar o Tricolor para sempre em seu coração.
- Infelizmente, foi uma passagem que me deixa triste, porque foge de mim. Não fui eu. Não joguei mal. Cheguei ao Grêmio e só me machuquei. Meu estilo casaria muito com o do clube. As lesões me atrapalharam muito. Isso me deixa muito triste porque não rendi o que gostaria de ter rendido - disse em entrevista à "Rádio Gaúcha".
Em outro trecho do bate-papo, o Gladiador elogiou Renato Gaúcho, atual comandante do Tricolor, que também foi o seu técnico na temporada 2013.
- A forma como o Renato leva o grupo, que para mim é o principal de um treinador, é perfeita. Ele sabe lidar com o jogador, sabe dar tranquilidade ao atleta. No Grêmio, fica mais fácil ainda por ele ser muito ídolo. Às vezes, quando o torcedor quer que tire um jogador, ele banca. Isso é muito bom porque o jogador vê que o treinador confia nele e, mesmo que não esteja jogando bem, faz de tudo para melhorar. Ele tem feito um excelente trabalho no Grêmio, ganhou vários títulos - afirmou.
No total, entre 2012 e 2014, Kléber Gladiador disputou 105 partidas pelo Tricolor e marcou apenas 23 gols.