2024 W styczniu 2024 roku zdobył swój pierwszy wielkoszlemowy tytuł w karierze, pokonując w finale turnieju Australian Open, rosyjskiego tenisistę Daniiła Miedwiediewa wynikiem 3:6, 3:6, 6:4, 6:4, 6:3. Tym samym stał się pierwszym w historii włoskim singlistą, który sięgnął po ten tytuł. Następnie wygrał turniej w Rotterdamie, pokonując Australijczyka Alexa de Minaura 7:5, 6:4 Zwyciężył również w Miami Open, pokonawszy Bułgara Grigora Dimitrowa 6:3, 6:1. Następnie pokonał polskiego tenisistę Huberta Hurkacza w finale turnieju Halle Open wynikiem 7:6, 7:6. W finale Cincinnati Masters triumfował nad Amerykaninem Francesem Tiafoe 7:6, 6:2. Swoje drugie wielkoszlemowe zwycięstwo odniósł podczas US Open, wygrywając w spotkaniu finałowym 6:3, 6:4, 7:5 z Amerykaninem Taylorem Fritzem. Wygrał także pokazowy turniej Six Kings Slam w Arabii Saudyjskiej w emocjonującym spotkaniu przeciwko Hiszpanowi Carlosowi Alcarazowi: 6:7, 6:3, 6:3. Następnie w finale turnieju Shanghai Masters pokonał Serba Novaka Đokovića wynikiem 7:6, 6:3.