Den følgende sæson scorede Nesta sin første brace for Milan i en 2 til 1 sejr over Chievo i Serie A. Han begyndte at genopstå som starter for klubben og var en af Milans mest konsekvente spillere gennem hele 2009-10 sæsonen under Leonardo. Nesta fortsatte sit fremragende partnerskab med sin kollega centerback Thiago Silva i løbet af 2010-11 sæsonen under Massimiliano Allegri, der danner en formidabel defensiv parring, indrømmede kun 24 mål i 38 kampe under Milans sejrrige Serie A
kampagne. Milan nåede også semifinalen i Coppa Italia, men blev igen skuffende elimineret i 16. runde i Champions League. Gennem hele 2010/11 sæsonen var der spekulationer om, at Nesta ville gå på pension efter sæsonen. Han bekræftede dog senere, at han ønskede at spille en sæson mere i Milan, før han trak sig tilbage og underskrev en kontraktforlængelse den 18. maj 2011, som holdt ham i Milan's trup indtil sommeren 2012. Nesta blev valgt til at være en del af Serie A Team of the Year for sine præstationer under Milanes succesfulde titel løb den sæson.