La temporada 2004-05 le brindó un ascenso surrealista y dramático al Treviso, ya que los Biancocelesti, a pesar de terminar en un respetable 4º puesto en la Serie B, lograron un histórico primer ascenso a la Serie A. Liderando la ofensiva estuvo el joven delantero brasileño Paulo Vitor Barreto, cuyos 12 goles resultaron vitales en una temporada ferozmente competitiva. El equipo, bajo la dirección de Giuseppe Pillon, finalmente obtuvo el ascenso debido a los posteriores problemas financieros y legales de otros clubes, convirtiendo una derrota en los play-offs en un capítulo triunfal e inolvidable en la historia del club. La temporada 2005-06 fue una temporada inolvidable, aunque dolorosa, para el Treviso, ya que los Biancocelesti finalmente llegaron a la Serie A por primera vez en sus 96 años de historia, solo para terminar en el puesto 19 y descender de nuevo a la Serie B. Esta temporada de debut en la máxima categoría, lograda de forma controvertida debido al descenso de otros clubes, se construyó con mucho trabajo y garra, pero terminó con solo tres victorias. Liderando el ataque estuvieron los máximos goleadores compartidos, Marco Borriello y Reginaldo, quienes anotaron 5 goles cada uno en la liga. Sigue siendo un capítulo histórico pero, en última instancia, desgarrador para el club, agravado por un indulto inicial y breve del descenso tras el escándalo del Calciopoli, que más tarde fue trágicamente revocado.