Pada 26 Januari 2011, Barzagli meninggalkan Wolfsburg untuk kembali ke Italia, bergabung dengan raksasa Serie A Juventus dengan kontrak sebesar €300.000 tetap dan €300.000 variabel, yang akan membuatnya tetap di klub sampai 2013. Kontrak Barzagli dengan Wolfsburg akan berakhir pada tanggal 30 Juni 2011. Dia membuat debutnya dengan klub Turin dalam kekalahan 2-1 melawan mantan timnya Palermo, pada hari pertandingan ke-23 musim ini pada tanggal 2 Februari 2011. Enam bulan pertamanya bersama Bianconeri bertepatan dengan paruh kedua dari kampanye 2010/11 yang sangat mengecewakan.
Di bawah asuhan Luigi Delneri, yang melihat klub hanya finis ketujuh di Serie A, dengan Barzagli membuat 15 penampilan di liga musim itu.