Nella sua prima stagione alla guida della società, Baglini continuò la campagna di ringiovanimento della rosa con Giancarlo De Sisti, Claudio Merlo e Luciano Chiarugi, per garantire il risanamento economico. Sempre nel 1965 nacquero i primi "Viola Club" come "Viesseux" e "7Bello", e venne fondato il Centro di Coordinamento dei Viola Club. Con una discreta capacità difensiva, i viola disputarono un buon campionato, giocando un calcio brillante che si tradusse nel quarto posto finale, dietro a Inter, Bologna e Napoli. La Coppa Italia 1965-1966 vide i gigliati vincere il trofeo, battendo il Genoa al primo turno, il Palermo al secondo, il Catania agli ottavi e il Milan ai quarti; in semifinale i viola di Chiappella vinsero contro l'Inter, mentre nella finale di Roma del 19 maggio 1966 la Fiorentina superò il Catanzaro per 2-1, con reti di Kurt Hamrin e Giuseppe Marchioro nei 90 minuti, mentre Mario Bertini segnò il rigore decisivo nei tempi supplementari. La formazione che vinse la terza Coppa Italia era: Albertosi, Pirovano, Rogora, Bertini, Ferrante, Brizi, Hamrin, Merlo, Brugnera, De Sisti, Chiarugi. In questa annata, la Fiorentina vinse anche la Coppa Mitropa 1966, battendo il Wiener Sportklub in semifinale e il Jednota Trenčín nella finale di Firenze del 19 giugno con rete di Mario Brugnera per l'1-0 decisivo. L'undici che superò gli slovacchi era: Paolicchi, Rogora, Diomedi, Marchesi, Gonfiantini, Pirovano, Hamrin, Vieri, Brugnera, De Sisti, Chiarugi. Nella Coppa delle Fiere, i gigliati vennero eliminati nei sedicesimi di finale, battuti allo Spartak Brno dopo aver superato la Stella Rossa di Belgrado.