2011. január 26-án Barzagli elhagyta a Wolfsburgot, hogy visszatérjen Olaszországba, és csatlakozzon a Serie A óriásaihoz, a Juventushoz egy 300 000 eurós szerződésre, amely 2013-ig tartaná a klubban. Barzagli szerződésének a Wolfsburggal való lejárata 2011. június 30-án volt. A torinói klubban debütált a korábbi csapatával, a Palermóval vívott 2-1-es külföldi vereségben, a szezon 23. meccsnapján, 2011. február 2-án. Az első hat hónapja a Bianconeri-val egybeesett a szörnyen csalódást keltő 2010/11-es kampány második felével.
Luigi Delneri irányítása alatt, amely során a klub csak hetedik lett a Serie A-ban, Barzagli pedig 15 meccset játszott a bajnokságban abban a szezonban.