W czerwcu 2010 roku Amelia został wypożyczony do Milanu z opcją pierwokupu po zakończeniu sezonu. 19 października 2010 zadebiutował w drużynie "Rossonerich", w przegranym 0:2 meczu fazy grupowej Ligi Mistrzów z Realem Madryt. W Serie A, jako piłkarz Milanu pierwszy mecz rozegrał 9 stycznia 2011, w zremisowanym 4:4 spotkaniu z Udinese Calcio. Swoje pierwsze czyste konto w barwach "Rossonerich" osiągnął 22 maja w meczu z Udinese Calcio. W pierwszym sezonie gry na San Siro Amelia zdobył ze swoim zespołem Mistrzostwo Włoch, a kolejny rozpoczął od wygrania Superpucharu Włoch. W październiku 2014 roku Marco Amelia został zawodnikiem klubu, którego jednocześnie jest prezydentem i kierownikiem. Włoski bramkarz będzie reprezentował barwy A.S.D. Rocca Priora Calcio (szósta liga).