Kamilisha sentensi ifuatayo: Mnamo Juni 19, 2012, Di Francesco aliteuliwa kuwa kocha mkuu wa Serie B upande Sassuolo. Mwisho wa msimu wa 2012/13, aliongoza Sassuolo kwa ubingwa wa Serie B na kukuza kampeni ya ndege ya juu. Alifutwa kazi tarehe 28 Januari 2014 baada ya matokeo mabaya, lakini aliteuliwa tena katika nafasi hiyo tarehe 3 Machi 2014 baada ya matokeo kuharibika kwa kutokuwepo kwake. Kuanzia Machi 2014 na kuendelea, matokeo yaliboreshwa na Di Francesco alifanikiwa kufundisha kuokoa Sassuolo kutoka kwa kushuka kwa shukrani kwa matokeo mazuri (13 pointi katika michezo saba ya mwisho ya msimu). Mnamo Juni 2014, ilitangazwa Di Francesco alikuwa amesaini ugani ambao utamfanya awe na mkataba na Sassuolo hadi Juni 2016. Aliongeza tena mkataba wake mnamo Aprili 2016, ambayo ingedumu hadi Juni 2019. Sassuolo alimaliza
Mwaka wa 2015-16 Serie A katika nafasi ya sita, akifunga nafasi katika raundi ya tatu ya kufuzu ya 2016-17 UEFA Europa League. Msimu uliofuata, Sassuolo ilifanikiwa kuendelea na fainali za Ligi ya Europa chini ya Di Francesco, na mwishowe ilifunga nafasi katika hatua ya makundi ya Ligi ya Europa.