Skriv en fortsættelse til dette afsnit - Men med det samme gik tingene ikke efter planen, da de fik et stort slag af en præ-season højre knæskade til at angribe midtbanespiller Stevan Jovetić, der ville holde ham ude for hele sæsonen. Ligaen startede dårligt med to remisser og to nederlag, før der endelig blev vundet i uge 5 hjemme mod Parma. Men den sejr blev efterfulgt af to sejre i træk, da holdet løbende svævede i og omkring nedrykningszonen. Tingene begyndte endelig at tage til i slutningen af oktober 2010 med en hjemme sejr mod Bari, men kort tid efter i november blev Fiorentina yderligere svækket af en skade på førstevalg målmand Sébastien Frey, der holdt ham ude resten af sæsonen. Alligevel fortsatte Mihajlovićs hold sin langsomme stigning op i ranglisten. Selv om den dårlige form fortsatte, sluttede de den første halvdel af sæsonen på tolvte plads. I januar 2011 dukkede en gammel favorit op igen, da det dopingrelaterede forbud mod Adrian Mutu udløb, da angriberen, med hvem Mihajlović deler en farverig historie fra spilledage, kom tilbage til truppen. Også Mihajlović signerede vinger Valon Behrami fra West Ham United, men den skiftende hjemme- og vækform forbedredes kun lidt, da hovedtræneren eksperimenterede med forskellige formationer. I februar 2011 vandt Fiorentina på vejen for første gang i sæsonen med en sejr i Palermo. Og i marts 2011 scorede holdet endelig to sejre i træk for første gang i sæsonen, og klatrede op til ottende plads (der var deres bedste placering i hele sæsonen bortset fra den syvende plads efter åbningsugens lodtrækning). Alligevel blev momentumet ikke fastholdt for et muligt sent skub mod en europæisk plads, og under Mihajlović afsluttede Fiorentina ligaen sæsonen
med 12 sejre (kun tre af dem udefra), 11 nederlag og 15 kampe, hvilket var godt nok til niendepladsen - tolv point ud af en europæisk plads.