Næsta tímabil skoraði Nesta fyrsta brace sinn fyrir Milan í 2 til 1 sigri á Chievo í Serie A. Hann byrjaði að koma aftur fram sem byrjandi fyrir félagið og var einn af stöðugustu leikmönnum Milan í gegnum allt 2009-10 tímabilið undir Leonardo. Nesta hélt áfram frábæru samstarfi sínu við félaga sinn, miðvörðinn Thiago Silva, á tímabilinu 2010-11 undir stjórn Massimiliano Allegri, og myndaði ógnvekjandi varnarlið og fékk aðeins 24 mörk í 38 leikjum á sigursælu Serie A-deild Milan.
herferð. Milan náði einnig að komast í undanúrslit Coppa Italia, en voru aftur vonbrigði útrýmt í 16-liða úrslitum Meistaradeildarinnar. Á tímabilinu 2010-11 var talið að Nesta myndi hætta við leik á lok tímabilsins. Hins vegar staðfesti hann síðar að hann vildi spila eitt tímabil í Milan áður en hann hætti og skrifaði undir samningsframlengingu þann 18. maí 2011, sem hélt honum í liði Milan til sumars 2012. Nesta var valinn að vera hluti af Serie A lið ársins fyrir frammistöðu sína á árangursríkri titilreið Milans það tímabil.