Pour la saison 2010-2011, Pato est très attendu aux côtés des nouvelles recrues milanaises Zlatan Ibrahimović et Robinho. Mais la pré-saison commence mal avec notamment plusieurs blessures à la cheville. Lors du premier match en Serie A, il inscrit déjà un doublé face au promu Lecce, mais se blesse à nouveau lors d'une rencontre en , et est tenu éloigné des terrains pour six semaines au moins.