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[[File:Perrotta Coppa.jpg|thumb|left|Perrotta, in giallorosso, alla cerimonia di premiazione della [[Coppa Italia 2007-2008]].]]
Nel 2004 viene acquistato dalla {{Calcio Roma|N}}, dapprima allenata da [[Cesare Prandelli]], poi da [[Rudi Völler]], e infine Perrotta ritrova ildal suo ex allenatore [[Luigi Delneri]], che lo fa giocare centrocampista di contenimento a sostegno di [[Francesco Totti]], [[Antonio Cassano]] e [[Vincenzo Montella]] in una stagione molto travagliata per i giallorossi.<ref>{{cita web|url=http://www.repubblica.it/2004/h/sezioni/sport/calcio/calciomercato/gilardinroma/gilardinroma/gilardinroma.html|titolo=Perrotta in giallorosso, è fatta Gilardino chiama la Roma|data=3 agosto 2004}}</ref>
Nella stagione 2005-2006 arriva [[Luciano Spalletti]] che, dopo un paio di mesi, ridisegna la squadra con un 4-2-3-1 loimpiegando impiegaPerrotta come [[trequartista]]<ref>[http://www.allenatore.net/dinamiche/download/download.php?Tipo=Articolo&ID_articolo=360&ID_utente=29141&file=articoli~360~4231_roma.pdf Allenatore.net]</ref> eper alfavorirne gli inserimenti alle spalle di Totti. Al termine della stagione viene chiamatoconvocato in Nazionale per il {{WC|2006}}. Nella [[Serie A 2006-2007|stagione successiva]] realizza otto reti in campionato, favorendotra ille secondoquali posto dei giallorossi. Segna peròuna nella gara vinta per 3-1 in casa dei campioni d'Italia dell'Inter. Risulta inoltre, con quattro gol, capocannoniere della [[Coppa Italia 2006-2007|Coppa Italia]], vintaconquistata sempredalla contro i nerazzurriRoma in finale contro l'Inter con una vittoria per 6-2 all'andata e una sconfitta per 2-1 al ritorno; Perrotta segna una rete in entrambe le gare. Il gol all'{{Calcio Olympiakos|N}} in [[UEFA Champions League 2006-2007|Champions League]] (competizione dove la Roma esce ai quarti) porta il computo totale a 13 reti in stagione, suo record.
Il 19 agosto 2007 vince la [[Supercoppa italiana]], contro l'Inter a [[Stadio Giuseppe Meazza|San Siro]], ma non la gioca in quanto viene espulso dall'arbitro [[Roberto Rosetti]] per proteste verso il quarto uomo e il guardalinee prima ancora di entrare in campo.<ref>{{cita web|url=https://www.gazzetta.it/Calcio/SerieA/Squadre/Inter/Primo_Piano/2007/08_Agosto/19/supercoppa.shtml|titolo=La Supercoppa è della Roma|autore=Antonino Morici|data=19 agosto 2007}}</ref> Il 24 maggio 2008 vince un'altrala seconda Coppa Italia nella finale unica allo [[Stadio Olimpico (Roma)|Stadio Olimpico]] contro l'(Roma-Inter, 2-1) segnando il gol del 2-0.
Perrotta rimane un punto fermo anche nella stagione [[Serie A 2009-2010|2009-2010]] agli ordini di [[Claudio Ranieri]] (subentrato a Spalletti) che si chiude con un secondo posto dopo una entusiasmante rincorsa sull'Inter e con la finale di [[Coppa Italia 2009-2010|Coppa Italia]] persa sempre contro i nerazzurri. La stagione [[Serie A 2010-2011|2010-11]] si apre per i giallorossi con la sconfitta in Supercoppa di Lega e si chiude con un sesto posto ma il rendimento di Perrotta rimane tra i migliori sia in campionato che in Champions League.
Le stagioni seguenti si rivelano scevre di successi, nonostante il raggiungimento del secondo posto e della finale di [[Coppa Italia 2009-2010|Coppa Italia]] nel [[Serie A 2009-2010|campionato 2009-2010]]. Nell'agosto dello stesso anno, inoltre, i giallorossi perdono anche la Supercoppa di Lega; in tutti e tre i casi, è l'Inter a imporsi vincitrice. Ciononostante, segna un gran numero di reti, alcune importanti, come la doppietta nella gara del [[17 maggio]] [[2009]], vinta contro il {{Calcio Catania|N}} per 4-3.<ref>[http://www.legaseriea.it/it/serie-a/match-report/2008-09/UNICO/UNI/36/ROMCAT Roma-Catania 4-3] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210207033832/http://www.legaseriea.it/it/serie-a/match-report/2008-09/UNICO/UNI/36/ROMCAT |date=7 febbraio 2021 }}, legaseriea.it</ref>
Annuncia il proprio ritiro nel 2013, all'età di 35 anni.<ref>{{cita web|url=https://www.repubblica.it/sport/calcio/serie-a/roma/2013/06/29/news/roma_perrotta_saluta_nove_anni_fantastici_ora_potrei_smettere_-62079946/|titolo=Roma, Perrotta saluta: "Nove anni fantastici, ora potrei smettere"|data=29 giugno 2013}}</ref>
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