Savo Bolonėje laikotarpiu Di Vaio atgavo reputaciją kaip pagrindinis produktyvus puolikas, greitai tapęs gerbėjų mėgstamuoju, taip pat komandos kapitonu ir vienu iš atskaitos žaidėjų per du klubo įsigijimus 2010-2011 m. Sezonoje, užtikrindamas sau sutarties pratęsimą iki 2013 m. Birželio mėn. Po pranešimo Di Vaio taip pat teigia, kad nori likusį savo futbolo karjeros laiką praleisti kaip Bolonės žaidėjas. Tačiau 2012 m. gegužės 4 d. Di Vaio patvirtino, kad 2011-2012 m.
kad tai bus jo paskutinis susitikimas su "Bologna" ir kad jis svarstys įvairias galimybes savo ateičiai.