Il 2 agosto 2019 viene annunciato dalla Rai come conduttore e direttore artistico della settantesima edizione del Festival di Sanremo (il 19 dicembre 2019 conduce in prima serata Sanremo Giovani), che si è svolta dal 4 all'8 febbraio 2020, registrando un grande successo con il 54,78% di share medio, facendone l'edizione più vista dal 1999. Grazie al grande successo ottenuto, la coppia Amadeus-Fiorello riceverà il "Premio Biagio Agnes 2020" per la categoria "Premio costume e società" e "Premio" "Evento Tv dell'anno" per il migliore Festival di Sanremo fatto finora poiché "sono riusciti, in un momento di frammentarietà del pensiero e confusione generalizzata, a creare uno spettacolo che ha unito il Paese".