Le , Chiellini conclut un accord avec la Juventus pour la prolongation de son contrat jusqu'en 2013. Durant la saison 2008-2009, il reste le premier choix en défense centrale aux côtés de Legrottaglie. Le , il marque son premier but européen contre le FC Artmedia Petržalka (4-0 au troisième tour aller de qualification de la Ligue des champions). Quatre jours plus tard, il se blesse au genou gauche durant le trophée Luigi Berlusconi contre le Milan AC et rate le début de saison. Après trente jours d’arrêts, il retrouve sa place de titulaire et joue les trois premiers matches de la phase de groupes de la Ligue des champions. À la fin de l'année, Chiellini a été nommé défenseur de l'année aux "Oscar del Calcio 2008". Le , il marque de la tête à la le but de la victoire (0-1) dans le Derby de Turin. Trois jours plus tard, il est exclu avec deux cartons jaunes lors du match retour du huitième de finale de C1 contre Chelsea (2-2). Avec la défaite au match aller et le nul concédé à domicile, les Italiens sont éliminés. Il est contraint de revêtir une nouvelle fois un masque de protection après une deuxième fracture du nez lors d'un choc avec Gaby Mudingayi en championnat contre Bologne (4-1) le . Chiellini inscrit quatre buts en 27 matchs de Serie A, la Juventus termine à la . Le défenseur turinois dispute 36 matchs avec cinq buts toutes compétitions.