Cannavarót 2006-ban az akkor a másodosztályban szereplő Napoli újra leszerződtette. Miután Paolo első idényében alapemberként segítette csapatát a feljutáshoz, a 2007–2008-as idényben már ő volt az együttes csapatkapitánya és nagy szerepe volt abban, hogy a nápolyiak újra meghatározó csapat lettek az olasz bajnokságban, majd később a nemzetközi kupákban is. A 2008–2009-es szezonban az UEFA-kupában, a 2011–2012-es szezonban pedig már a Bajnokok Ligájában szerepelhetett a Napolival. 2012. május 20-án ő emelhette fel a klub első jelentős trófeáját 1992 óta, amikor 2-0-ra legyőzték a Juventust az Olasz Kupa döntőjében.