Nell'estate seguente la risoluzione della sua compartecipazione ha esito positivo per l'Atalanta, che riscatta il calciatore a titolo definitivo per 1,6 milioni di euro, per poi cederlo nell'agosto 2007 alla per 4,5 milioni di euro. Il 29 settembre successivo debutta in Serie A con la maglia viola, segnando una doppietta in trasferta contro il nella partita vinta per 3-0. Il 29 novembre segna il primo gol in Coppa UEFA al 29' in casa dell' che pareggia dopo quattro minuti dalla sua rete; il risultato finale di 1-1 contribuì alla qualificazione dei gigliati ai sedicesimi. Il 2 marzo 2008 segna, all'ultimo minuto del recupero, il gol della vittoria per 3-2 della Fiorentina in casa della rivale , successo che mancava ai viola da vent'anni; nell'occasione viene anche espulso per somma di ammonizioni. All'ultima giornata del medesimo campionato di Serie A 2007-2008, ancora in trasferta a Torino questa volta contro il (1-0), Osvaldo segna con una rovesciata che regala ai toscani il quarto posto in campionato, con qualificazione al terzo turno preliminare della UEFA Champions League.