Sesongen 2010/11 vant Cologna Tour de Ski sammenlagt for andre gang, han vant også verdenscupen sammenlagt samme året for andre gang. VM 2011 i Holmenkollen ble en enorm nedtur for Cologna med niendeplass på sprinten, 24.-plass på 30-kilometeren med skibytte, 25.-plass på 15-kilometeren, en svak stafettetappe og 20.-plass på femmila. 12. mars 2011 (uken etter VM) vant Cologna sin fjerde verdenscupseier i Lahtis foran Maurice Manificat og Vincent Vittoz på 20 km med skibytte.