Pozornost je, pak, privukao još ranije, dok je prošle sezone odlično igrao za Fiorentinu. Odigrao je 29 utakmica u Seriji A, te je postigao dva pogotka, no uloga strijelca nije niti primarna u njegovoj igri, već razgradnja suparničkih napada. Korektan je bio i na Kupu konfederacija gdje je odigrao sve utakmice na putu Brazila prema osvajanju naslova pobjednika.
Na kraju prošle sezone pojavila se mogućnost njegovog odlaska, ponajprije u Arsenal, ali su u borbi za njega aktivni bili i čelnici Real Madrida, Intera i Barcelone. Felipe Melo je imao valjani ugovor s Fiorentinom do 2012. godine, ali je novo potpisivanje ugovora (do 2013.) potvrdilo njegovu težnju za ostankom. Dogovor je postignut između igračevog agenta i Pantalea Corvina, direktora toskanskog kluba. Neki mediji navode da je ugovor vrijedio 20 milijuna eura.