Le 31 janvier 2020, Saelemaekers est prêté contre 3,5 millions d’euros à l'AC Milan avec option d'achat obligatoire fixée à 3,5 millions d’euros et un million d'euros de bonus. Il s'engage définitivement avec le club lombard le pour une durée de quatre saisons. Il marqua son premier but avec l'AC Milan face à Bologne lors de la 34ème journée de la saison 2019-2020 du Championnat d'Italie de football.