Dobra forma sprawiła, że w 2005 roku Cossu podpisał kontrakt z pierwszoligowym Cagliari Calcio. W Serie A zadebiutował 28 sierpnia podczas przegranego 1:2 pojedynku ze Sieną. W drużynie ze swojego rodzinnego miasta Włoch pełnił rolę rezerwowego. W sezonie 2005/2006 wystąpił w 22 ligowych spotkaniach, jednak tylko 4 w podstawowym składzie. W ostatnim dniu letniego okienka transferowego w 2006 roku Cossu powrócił do Hellasu Werona, z którym na półmetku sezonu 2006/2007 znajdował się w strefie spadkowej Serie B.
W styczniu 2007 Cossu zdecydował się na powtórny transfer do Cagliari Calcio, gdzie od razu stał się podstawowym graczem. Został przesunięty na pozycję ofensywnego pomocnika, w poprzednich klubach grywał najczęściej jako skrzydłowy. Od początku rozgrywek 2009/2010 w linii pomocy grywał najczęściej razem z Daniele Contim, Davide Biondinim oraz Andreą Lazzarim.
10 czerwca 2014 roku Cossu przedłużył swój kontrakt z Cagliari na kolejny sezon. Spadek z ligi i koniec kontraktu, sprawił, że Cossu stał się wolnym zawodnikiem. Przez 5 miesięcy nie znalazł nowego klubu i dopiero w dniu 3 grudnia 2015 roku występujący w Serie D klub Olbia ogłosił pozyskanie zawodnika. Sezon 2015/2016 zakończył się awansem Olbii do Serie C, a Cossu występował tam w kolejnym sezonie.