31 sierpnia 2014 zadebiutował w Serie A w barwach US Palermo w meczu z Samdorią. 12 września klub poinformował, że wykupił drugą część kontraktu Belottiego o wartości 3.5 milionów euro. 12 dni później, w zremisowanym 3:3 starciu 4. kolejki włoskiej ligi z SSC Napoli, Belotti strzelił swoje pierwsze, dwie bramki na poziomie Serie A.
Łącznie w sezonie 2014/2015 rozegrał wszystkie 38 ligowych meczów, w większości wchodząc z ławki rezerwowych.
Torino Sezon 2015/2016 18 sierpnia 2015 został ogłoszony zawodnikiem Torino, z którym podpisał pięcioletni kontrakt. W nowym klubie zadebiutował 13 września w meczu z Hellasem Veroną (2:2). Pierwsze trafienie zanotował w meczu 14. kolejki Serie A, trafiając przeciwko Bolognii (2:0). 16 stycznia 2016, w wygranym 4:2 meczu z Frosinone, zdobył po raz pierwszy dwa gole, występując w barwach turyńskiego klubu. 20 marca, trafiając w przegranym 1:4 meczu z Juventusem, zakończył, trwającą 974 minut, rekordową passę bez straconej bramki Gianluigiego Buffona w Serie A.
Ogólnie w sezonie 2015/2016 strzelił 12 bramek w 35 ligowych meczach. Wystąpił także w meczu Pucharu Włoch.