Alla fine della stagione Sarri lasciò il club per accasarsi al Chelsea e fu sostituito da Carlo Ancelotti, il quale portò la squadra al secondo posto nella stagione 2018-19, qualificandola alla successiva edizione della UEFA Champions League. La stagione, segnata dalla partenza, a febbraio, della 32enne bandiera Hamsik, trasferitosi nel campionato cinese e sostituito dal talento Spagnolo Fabian Ruiz, vide i partenopei veleggiare al secondo posto senza particolari patemi, senza mai insidiare, però, il primato della Juventus. Se il cammino in Coppa Italia si chiuse ai quarti di finale contro il Milan, il percorso in UEFA Champions League fu di spessore: la squadra, inserita in un complicato girone con Liverpool, PSG e Stella Rossa, fallì la qualificazione agli ottavi di finale solo all'ultima giornata del raggruppamento, perdendo sul campo dei Reds; retrocessa in Europa League, uscendo ai quarti di finale contro l'Arsenal.

L'annata 2019-20 si rivela più complicata per la compagine di Ancelotti, che accusa un vistoso calo in campionato, non riuscendo a vincere per ben due mesi. Parallelamente alla crisi di risultati, emergono contrasti tra il presidente, l'allenatore e i calciatori, sfociati in un ammutinamento della squadra; questa situazione conduce in dicembre all'esonero del tecnico emiliano, sostituito da Gennaro Gattuso. Il tecnico calabrese porta gli azzurri al riscatto in Coppa Italia, dove eliminano prima il Perugia e poi la detentrice Lazio; dopo la sospensione della stagione a causa della pandemia di COVID-19, la squadra elimina l'Inter in semifinale — con Dries Mertens autore nell'occasione del gol che ne fa il migliore marcatore della storia napoletana e supera in finale la Juventus ai tiri di rigore, mettendo in bacheca la sesta coppa nazionale nella storia del club, a sei anni dal precedente successo nella manifestazione.