W dniu 4 sierpnia 2009 roku znakomite występy Misimovicia zostały nagrodzone nową umową do 2013. Skomentował przedłużenie, stwierdzając, że „czuje się jak u siebie w Wolfsburgu”. Później we wrześniu Misimović awansował do Ligi Mistrzów UEFA debiut grając w pełnym wymiarze 90 minut w wygranym 3-1 meczu u siebie kontra CSKA Moskwa w pierwszym meczu fazy grupowej. Zagrał we wszystkich meczach grupowych, ale Wolfsburg nie poszedł więcej niż o 3. miejsce i tym samym spadł do Ligi Europy UEFA. Jego jedyny gol w rozgrywkach padł 3 listopada przeciwko Beşiktaşowi. W grudniu Misimović był jednym z czterech piłkarzy Wolfsburga nominowanych do Drużyny Roku UEFA 2009 , ale nie znalazł się na ostatecznej liście. W Lidze Europy UEFA strzelił swojego jedynego gola w 1/8 finału z Rubinem Kazan.
W mistrzostwach, pomimo niepowodzenia Wolfsburga w utrzymaniu tytułu, Misimović kontynuował swoje doskonałe występy, notując 15 asyst. Zdobył również 10 goli, co dało mu równy rekord życiowy w pierwszym jego sezonie z Nürnberg. W sezonie 2010-11 pojawienie się rozgrywającego Diego sprawiło, że przyszłość Misimovicia w klubie była niepewna. Pomimo pojawienia się w przegranym meczu 2:1 z Bayernem Monachium na początku sezonu, opuścił klub w ostatnim dniu letniego okna transferowego, decydując się na dołączenie do Galatasaray SK w Turcji.