A következő idényre Baggio felépült, Toni viszont a felkészülés során súlyosan megsérült, több mint fél évet ki kellett hagynia. Csak január közepén térhetett vissza, a tavaszi idényben viszont csaknem minden mérkőzésen a kezdőcsapatban kapott helyet, de góllövő formáját nem tudta visszanyerni: fél év alatt csupán kétszer volt eredményes.
2003 nyarán Carlo Mazzone elhagyta a Bresciát, és így tett Toni is, aki a másodosztályú Palermo ajánlatát fogadta el. A nagy terveket szövögető szicíliai klub nagybevásárlást tartott - Tonin kívül akkor került a csapathoz Eugenio Corini, Christian Terlizzi és Ighli Vannucchi is -, egyértelműen a feljutás szándékával vágott neki az idénynek. Nem is sokáig volt kérdéses, hogy eléri-e célját Francesco Guidolin együttese, hiszen a Palermo hamar megnyugtató előnyre tett szert a Serie B-ben, és ugyan a hajrára kissé kiengedett, így is megnyerte a másodosztályú bajnokságot.
Mégpedig nem kis részben Lucának köszönhetően, aki elképesztő teljesítményt nyújtott az idény során: 45 találkozón 30 gólt szerzett, ezzel természetesen a B liga gólkirálya lett (igaz, végül csupán egyetlen találattal előzte meg a livornói Cristiano Lucarellit, aki a következő szezonban az élvonalban első lett a mesterlövészek rangsorában).
A nyári átigazolási időszakban több nagycsapat (többek között a Fiorentina és az FC Internazionale) is bejelentkezett a gólkirályért, de a Palermo vezetői nem engedték el legféltettebb kincsüket, hiszen az élvonalban is maradandót akartak alkotni, és jól tudták, hogy ez Luca nélkül nem lehetséges.