En 1979, il est recruté par Alfa Romeo qui effectue son retour en Formule 1 en tant que constructeur. Leur première saison complète, en 1980, plombée par une fiabilité catastrophique, permet à Giacomelli de réaliser une en fin d'année à Watkins Glen. S'il obtient une place sur le podium au Grand Prix de Las Vegas en 1981, il est dominé par son jeune coéquipier Andrea de Cesaris en 1982.