W 1997 roku dobra i równa gra Di Francesco została zauważona w Rzymie i latem podpisał on kontrakt z AS Roma. W Romie zadebiutował 31 sierpnia w wygranym 3:1 wyjazdowym meczu z Empoli. W pierwszym sezonie gry w rzymskim zespole był jedną z czołowych postaci w linii pomocy obok Damiano Tommasiego, Luigiego Di Biagio czy Francesco Tottiego. Zdobył 4 gole w sezonie i z Romą, prowadzoną przez Czecha Zdenka Zemana zajął 4. miejsce w lidze. W sezonie 1998/1999 doszedł z Romą do ćwierćfinału Pucharu UEFA, a w lidze zajął 5. miejsce z 8 golami stając się czwartym strzelcem zespołu. W kolejnym sezonie także grał w Pucharze UEFA, a ligę zakończył na 6. miejscu. Jednak u kolejnego trenera, Fabia Capella, w końcu stracił miejsce w jedenastce i w sezonie 2000/2001, w którym to Roma zdobyła pierwsze od 18 lat mistrzostwo Włoch, rozegrał zaledwie 5 meczów.