2019. június 16-án a Juventus vezetőedzője lett, három évre szóló szerződést alírva a torinói csapathoz. 2019 augusztusában tüdőgyulladással kezelték, ezért ki kellett hagynia a 2019–20-as idény első két bajnokiját. December 22-én a 2019-es olasz labdarúgó-szuperkupa döntőjében 3–1-es vereséget szenvedett a Juventus a Laziótól. 2020. június 17-én büntetőrúgásokat követően 4–2 arányban az Olasz kupa döntőjét is elveszítette Sarri egykori csapata, a Napoli ellenében. A koronavírus-járvány miatt félbeszakított, majd 2020 nyarán folytatódó bajnokságban július 26-án, a Sampdoria elleni hazai 2–0-s győzelemmel biztosította be a klub újabb bajnoki címét, egymást követő kilencedik alkalommal. Ez volt Sarri első jelentős trófeája hazájában, valamint 61 évesen és 198 naposan ő lett a legidősebb edző, aki bajnoki címre vezette csapatát a Serie A-ban, megdöntve Nils Liedholm (AS Roma) 1982–1983-as szezonban felállított rekordját.