2012年夏季,善于调教年轻球员的泽曼成为罗马主帅,阿莱西奥·罗马尼奥利提升进入罗马一线队。意思的是,当年内斯塔也是在泽曼的手下开始占据拉齐奥主力位置。 同年12月11日,他在意大利杯和亚特兰大的比赛首发并踢满全场,上演职业生涯首秀。12天后,即2012年12月23日,他在意甲联赛和AC米兰的比赛末段替补出场,首次在意甲联赛亮相。2013年3月3日,他在和热那亚的比赛射进职业生涯的首球。
2013年,鲁迪·加西亚取代泽曼上任,罗马尼奥利的比赛机会稳步提升,不过加西亚经常将他放在左后卫位置上,但罗马尼奥利仍然贡献了不错的表现。 2014/15赛季,罗马尼奥利与球队续约后被租借至桑普多利亚,在时任桑普多利亚主帅米哈伊洛维奇的调教下,这位小将有着长足进步,整个赛季共为球队出场31场,身为后卫的他还奉献了2粒进球和2次助攻,帮助球队上赛季力压传统豪门国际米兰,获得联赛第七。
2015年8月11日,意大利U21国脚后卫罗马尼奥利顺利通过AC米兰的体检,随后,米兰官方推特和官网先后宣布正式签下这名未来的后防基石,合同签至2020年,这名前罗马天才的转会费据称在2500万-3000万欧元之间。
北京时间2015年8月24日凌晨2点45分,2015/16赛季意甲联赛首轮开战,AC米兰客场0-2不敌佛罗伦萨。罗马尼奥利首发出场,完成新东家首秀。不过在比赛第55分钟,罗马尼奥利禁区内防守时放倒了佛罗伦萨球员伊利契奇,被主裁判黄牌警告,并且判给佛罗伦萨一粒点球。
北京时间2018年6月5日消息,AC米兰通过官方网站宣布,和23岁的中后卫罗马尼奥利完成续约,新合同到2022年夏天。
2018年8月17日,AC米兰后卫罗马尼奥利在接受采访时证实,自己将成为球队的新队长。