Le octobre, en Ligue des champions, face à l'Ajax Amsterdam, Balotelli inscrit un nouveau penalty qu'il a obtenu lui-même dans les arrêts de jeu permettant aux siens de prendre le point du nul à l'extérieur (1-1). Au retour, il marque et met fin à une période de presque deux mois sans marquer puisque son dernier but en club datait du match aller (3-1). Lors de la face à Livourne, il s'offre son premier doublé de la saison en Serie A. Entre la et la de Serie A, Balotelli marque un but lors de chaque match que ce soit lors de la défaite (4-3) contre Sassuolo ou des victoires (1-0) et (1-2) contre Hellas Vérone et Cagliari. Le , il inscrit l'unique but du match contre Bologne qui offre la victoire à son équipe lors de la (1-0) : une frappe sensationnelle de plus de déposée dans la lucarne du gardien de Bologne. Balotelli termine donc la saison avec en au compteur dont 14 en rencontres de Serie A, ce qui constitue son nouveau record de nombre de buts en Championnat. Alors que ses rapports à l'AC Milan se sont dégradés et après une Coupe du monde décevante, Mario Balotelli est annoncé partant pour un retour en Premier League. Annoncé du côté d'Arsenal où son sponsor, Puma, le même que celui des Gunners, souhaite prendre en charge une partie de son salaire, l'Italien se heurte au refus de l'entraîneur Arsène Wenger. Dans les derniers jours du mercato, il est annoncé avec insistance du côté de Liverpool qui le recrute pour compenser le départ de Luis Suárez à Barcelone. À l'AC Milan, il aura inscrit en soit son meilleur ratio en club depuis ses débuts en professionnel.