Il 28 agosto 2016 esordisce in Serie A subentrando nei minuti finali della partita Cagliari-Roma (2-2), ma tre giorni dopo passa in prestito allo Spezia. Con i liguri disputa 14 gare in Serie B, prima di tornare anticipatamente al Cagliari il 31 gennaio 2017 e chiudere la stagione con altre 4 presenze in massima serie. Nella prima parte della stagione 2017-2018 parte spesso dalla panchina, sia sotto la gestione di Massimo Rastelli sia quando sulla panchina sarda siede Diego Lopez. Il 23 marzo 2018 rinnova comunque il proprio contratto con i rossoblù fino al 2022. Il Cagliari raggiunge la salvezza all'ultima giornata al termine della partita contro l'. Deiola, più spesso in campo nelle ultime giornate, marca in totale 13 presenze, senza però andare a segno.