I avtalet finns även en köpoption som kan göra övergången permanent.
Coutinho värvades av Barcelona från Liverpool för hisnande 142 miljoner pund (1,76 miljarder kronor) i januari 2018, men 29-åringen har haft svårt att ta plats i den katalanska klubben.
Han var bland annat utlånad till Bayern München under säsongen 2019–2020.
Affären är ett steg för ekonomiskt krisande Barcelona att frigöra löneutrymme för att kunna registrerar nyförvärvet Ferran Torres.
För Coutinho blir det en återförening med tidigare lagkamraten Steven Gerrard, som numera är huvudtränare för Aston Villa.