בתקופתו בסמפדוריה היה ויאלי חלק מצמד התקפי מוצלח בחוד של סמפדוריה יחד עם רוברטו מנצ'יני, שילוב שזכה לכינוי "The Goal Twins". ויאלי הגיע לתקופת השיא בקריירה שלו, והוביל את סמפדוריה לתקופה המוצלחת ביותר בהיסטוריה שלה. הוא זכה עם הקבוצה באליפות הסרייה א' הראשונה בתולדותיה בעונת , כשהוא עצמו סיים כמלך שערי הליגה עם 19 שערים; כמו כן זכה עמה בגביע אירופה למחזיקות גביע ב-1990 לאחר שכבש את שני השערים בניצחון 0-2 בגמר על אנדרלכט, ובשלושה גביעי איטליה בשנים 1985, 1988 ו-1989. הקבוצה אף העפילה לגמר גמר גביע אירופה לאלופות 1992, אך הפסידה במעמד לברצלונה הספרדית.