Per il campionato 2005-2006 il Milan lo cede in prestito all'Empoli, neopromosso in Serie A. Nella squadra toscana Pozzi trova l'esordio in Serie A il 28 agosto 2005 in -Empoli 1-0 e il primo gol nella massima serie il 25 settembre 2005 realizzando la rete del definitivo 1-0 in Empoli-. Chiude la sua prima stagione in Serie A con 25 presenze e 2 reti, e l'Empoli ne riscatta la comproprietà dal Milan per 750.000 euro. Nel successivo campionato contribuisce con 5 gol in 30 partite alla qualificazione in Coppa UEFA della formazione toscana, pur costantemente condizionato da problemi fisici.