L'11 luglio 2013 passa ai San Antonio Spurs firmando un contratto di 2 anni. Il 19 dicembre 2013 mette a segno il suo record assoluto con 28 punti in 29 minuti con 10 su 16 dal campo. Il successivo 2 gennaio realizza un nuovo record di 32 punti, nella sconfitta contro i New York Knicks del connazionale Andrea Bargnani. Nel 2014, grazie alla media stagionale di oltre il 44,5% nel tiro da tre punti, viene selezionato per partecipare all'NBA Three-point Shootout in occasione dell'NBA All-Star Weekend 2014. Vince la gara, sconfiggendo nello spareggio finale lo statunitense Bradley Beal. Il 31 maggio 2014 diventa il primo giocatore italiano a vincere una NBA Conference (la Western) e quindi a raggiungere le NBA Finals, dopo la vittoria per 4-2 nella serie contro gli Oklahoma City Thunder. Il 15 giugno vince il titolo NBA con gli Spurs, sconfiggendo 4-1 nella serie finale i Miami Heat e diventando pertanto anche il primo cestista italiano a vincere l'anello. Chiude la stagione con 11,4 punti a partita, con una media di 25,2 minuti a incontro e il 43% al tiro da 3 punti.