Triumfował również w turnieju ATP Finals, wieńczącym sezon, pokonawszy Taylora Fritza 6:4, 6:4.
Sezon 2024 zakończył na pozycji lidera rankingu ATP, na którą wskoczył 10 czerwca tegoż roku, zdobywszy 8 tytułów rangi ATP, w tym 2 wielkoszlemowe.
Reprezentował także włoską drużynę w rozgrywkach Pucharu Davisa, gdzie wraz z Lorenzo Musettim, Matteo Berrettinim, Andreą Vavassori, Simone Bolellim oraz Filippo Volandrim w roli kapitana, sięgnęli po drugie z rzędu zwycięstwo, tym razem pokonując reprezentantów Holandii.
Drugi rok z rzędu, decyzją fanów z całego świata zdobył nagrodę Fan Favourite Award. Otrzymał również nagrodę federacji tenisowej ITF World Champion, za całokształt sezonu 2024.
2025 W styczniu 2025 po raz trzeci sięgnął po tytuł wielkoszlemowy w karierze, pokonując w finale Australian Open Alexandra Zvereva wynikiem 6:3, 7:6, 6:3. W lipcu tego samego roku zwyciężył w wielkoszlemowym Wimbledonie nad Carlosem Alcarazem: 4:6, 6:4, 6:4, 6:4. Tym samym został pierwszym włoskim tenisistą, który sięgnął po ten tytuł. Na balu mistrzowskim zatańczył z triumfatorką Wimbledonu 2025, Igą Świątek. Na początku października odniósł zwycięstwo w Pekinie, pokonawszy Learnera Tiena 6:2, 6:2.