A sostituire Mancini dopo il vittorioso ciclo fu José Mourinho, con il quale Materazzi venne impiegato sporadicamente. La "Beneamata" conquistò il titolo nazionale per la quarta stagione consecutiva, mentre il giocatore si rese protagonista dell'ennesimo fatto discusso: durante i festeggiamenti espose infatti uno striscione volgare in risposta al rossonero Ambrosini, che nel 2007 si era espresso in modo provocatorio verso i nerazzurri dopo la loro affermazione in campionato. Un'altra polemica sorse nel gennaio 2010, quando il calciatore indossò una maschera di Silvio Berlusconi dopo il derby vinto dalla propria squadra: il rischio di una squalifica venne scongiurato dallo stesso Materazzi, fornendo le proprie scuse al premier in via telefonica e attribuendo il fatto al contesto goliardico del dopo-partita. Dal punto di vista sportivo ebbe invece modo di arricchire ulteriormente il palmarès: sotto la guida del portoghese i nerazzurri vinsero due campionati, oltre a trionfare in Coppa Italia e Champions League.