Nasledujúca sezóna, Riva urobil svoj debut v Serie A pre Cagliari 13. septembra 1964, v porážke 2:1 proti Ríme, a tiež pomohol klubu vyhnúť sa degradácii, čo viedlo tím k pohodlnému šiestemu miestu v tabuľke, ktorý zaznamenal povzbudzujúce 9 gólov v 32 zápasoch vo veku 20 rokov. V sezóne 1966/1967 Riva skončil ako top-scorer ligy po prvý raz s 18 gólmi, pretože klub začal budovať potenciálnu titulovú víťazskú stranu okolo svojho hviezdneho útočníka: Riva pritiahol niekoľko významných futbalistov do Cagliari a tím počas tohto obdobia predstavoval kľúčových hráčov ako Enrico Albertosi, Roberto Boninsegna, Ricciotti Greatti, Comunardo Niccolai, Mario Martiradonna, Mario Brugnera, Pierluigi Cera a Nené. Riva následne pomohol Cagliari skončiť na druhom mieste v Coppe Italia, za Rómou, a v lige, štyri body za Fiorentinou, počas sezóny 1968-69.
Cagliari viedlo v lige až do 21. zápasu, keď prehral doma proti Juventusu, čo viedlo k tomu, že sa tím vzdal svojho vedenia.