L'esordio nella massima serie, con il trasferimento nello stadio di Reggio Emilia, è abbastanza traumatico per la matricola sassolese, che nelle prime quattro giornate incappa in altrettante sconfitte (tra cui spicca il pesante 0-7 subito in casa dall'Inter); nell'1-4 da parte del Livorno alla seconda giornata, Simone Zaza ha comunque l'occasione di mettere a segno lo storico primo gol dei neroverdi in A. Il primo punto in massima divisione del "Sasòl" arriva il 25 settembre 2013, al quinto turno, grazie all'1-1 maturato sul campo del Napoli. La prima vittoria assoluta in Serie A si fa invece attendere fino al 20 ottobre 2013, quando all'ottava giornata il Sassuolo ha la meglio in casa per 2-1 sul Bologna; il 3 novembre arriva poi anche il primo successo esterno, nella gara contro la Sampdoria battuta 4-3. Nonostante alcuni risultati di rilievo, tra cui i pareggi sui campi di Napoli e Roma e la vittoria interna per 4-3 contro il Milan con la quaterna di Berardi, il girone d'andata vede il club neroverde nella parte bassa della classifica, situazione che alla fine del gennaio 2014 porta all'esonero del tecnico Di Francesco e all'arrivo in panchina di Alberto Malesani; la mossa non ha l'esito sperato, con cinque sconfitte in altrettante partite, così, ai primi di marzo, la società solleva quest'ultimo dall'incarico e riaffida le redini della squadra a Di Francesco il quale, a fine campionato, riesce a portare i neroverdi alla loro prima salvezza in massima serie. Il campionato seguente, in cui spiccano i tre successi su quattro contro le milanesi, è più tranquillo per il Sassuolo che raggiunge un'agevole salvezza con quattro giornate di anticipo, issandosi al dodicesimo posto finale della classifica.