Il 24 maggio 2011 Genoa e Milan si sono accordati per risolvere la compartecipazione a favore della squadra rossonera e così Paloschi, dopo tre anni in comproprietà, è tornato al Milan. L'accordo è stato formalizzato il 22 giugno seguente. Il 6 agosto 2011 ha vinto la Supercoppa italiana con il Milan che ha battuto l'Inter a Pechino per 2-1, partita nella quale Paloschi non è però sceso in campo.