Neljännen kauden jälkeen Nesta teki ensimmäisen jalkapallonsa Milanille voitolla 2-1 Chievoa vastaan Serie A -sarjassa. Hän alkoi uudelleen esiintyä aloittajana ja oli yksi Milanin johdonmukaisimmista pelaajista koko kauden 2009-10 aikana Leonardo-joukkueessa. Nesta jatkoi erinomaista kumppanuuttaan kollegaan keskikenttäpelaajan Thiago Silvan kanssa kauden 2010-11 aikana Massimiliano Allegrin johdolla, muodostaen pelottavan puolustusparin, joka myönsi vain 24 maalia 38 ottelussa Milanon voittoisan kauden aikana.
Serie A:n kausi. Milan onnistui myös pääsemään Coppa Italia -kilpailun puolifinaaliin, mutta se pudotettiin jälleen kerran Champions Leagin kahdeksankymmenenottelinnossa. Koko kauden 2010-11 spekuloitiin, että Nesta lopettaisi kauden lopussa. Myöhemmin hän kuitenkin vahvisti, että hän halusi pelata vielä yhden kauden Milanissa ennen eläkkeelle jäämistä ja allekirjoitti sopimuksen jatkamisen 18. toukokuuta 2011, mikä piti hänet Milanin joukkueessa kesään 2012 asti. Nesta valittiin Serie A:n vuoden joukkueeksi suorituksistaan Milanin menestyksekkään mestaruusmatkan aikana sinä kaudella.