22 мая 2010 года в финале Лиги Чемпионов УЕФА против «Баварии» забил два безответных гола, которые принесли «Интеру», впервые за 45 лет, победу в самом престижном клубном турнире Старого Света. По окончании розыгрыша соревнования, Милито был признан лучшим игроком и лучшим нападающим Лиги чемпионов.