Di Vaio Bolognában szerzett hírnevet, és hamarosan a rajongók kedvence lett, valamint a csapat kapitánya és az egyik referencia játékos a két klub átvétele során a 2010/11 szezonban, biztosítva magának a szerződés meghosszabbítását 2013 júniusáig; a bejelentést követően Di Vaio azt is kijelentette, hogy a labdarúgó pályafutásának hátralévő részét Bologná játékosaként kívánja tölteni. Azonban 2012. május 4-én Di Vaio megerősítette, hogy a 2011-12 szezon
hogy ez lesz az utolsó Bolognával, és hogy több lehetőséget is fontolgatna a jövőjéért.