Nella stagione 2004-2005 dopo il ritorno nella massima serie, la società cambia allenatore: Walter Mazzarri passa alla Reggina, mentre Franco Colomba siede sulla panchina amaranto.[4] Il debutto in campionato è a San Siro, contro i campioni d'Italia del Milan: finisce 2-2, con doppiette di Seedorf e Lucarelli.[5] Il mercoledì successivo, viene ottenuta una vittoria contro il Lecce in Coppa Italia:[6] il 2-1 non è sufficiente per la qualificazione agli ottavi, causa il 3-1 subìto al ritorno. A fine ottobre, il Livorno consegue la prima vittoria in campionato: al Picchi il Bologna cade 1-0, con rete del capitano.[7] Un suo gol alla Lazio permette alla squadra di salire a 15 punti, con un discreto margine sulla zona critica della classifica.[8] Prima del girone di ritorno, Donadoni sostituisce Colomba: il Livorno ne trae subito beneficio,[9] prendendo 3 punti anche contro i rossoneri.[10] Nelle ultime giornate, la formazione labronica incassa 2 sconfitte in gare piene di gol (7 all'attivo e 12 al passivo): ciò non compromette comunque la salvezza.[11][12] La posizione finale è un nono posto, coronata dalle reti di Lucarelli: i 24 centri gli valgono il titolo di capocannoniere.[13]
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