Dobra skuteczność hiszpańskiego napastnika sprawiła, że latem 2001 roku przeniósł się on do AC Milan. Tam o miejsce w składzie musiał rywalizować z takimi piłkarzami jak Andrij Szewczenko, Filippo Inzaghi oraz José Mari, a w kadrze znajdowali się również Marco Simone, Witalij Kutuzau oraz Mohammed Aliyu Datti. Przez cały sezon Javi Moreno rozegrał w Serie A 16 spotkań i strzelił w nich 2 gole, a Milan zajął w ligowej tabeli czwarte miejsce.
W 2002 roku Javi Moreno powrócił do Hiszpanii. Został piłkarzem Atlético Madryt, a do "Los Rojiblancos" w letnim okienku transferowym został sprowadzony również José Mari. W sezonie 2002/2003 w ataku Atlético obaj co dwaj zawodnicy regularnie dostawali szanse gry, jednak najlepszym strzelcem drużyny został Fernando Torres. Podczas kolejnych rozgrywek Javi Moreno wziął udział tylko w 5 spotkaniach Primera División i został wypożyczony do Boltonu Wanderers. Dla "The Trotters" nie uzyskał jednak ani jednego trafienia i po zakończeniu sezonu odszedł do Realu Saragossa. Najlepszymi strzelcami "Blanquillos" podczas rozgrywek 2004/2005 byli David Villa i Sávio, a Moreno w 18 występach tylko 2 razy wpisał się na listę strzelców.