Sau khi Ronaldinho rời đội bóng, Messi được thừa kế chiếc áo số 10. Vào ngày 1 tháng 10 năm 2008, trong trận đấu ở cúp C1 gặp Shakhtar Donestk, Messi sau khi vào sân thay Thierry Henry đã ghi 2 bàn trong 7 phút cuối, giúp Barcelona lội ngược dòng thắng 2-1. Trận đấu tiếp theo là trận gặp Athletico Madrid, một cuộc đối đầu của hai người bạn thân Messi và Sergio Agüero. Messi ghi bàn từ một cú đá phạt và kiến tạo một tình huống khác giúp Barca thắng 6-1. Messi ghi một bàn thắng ấn tượng khác trong trận gặp Sevilla FC từ một cú volley ở khoảng cách 23m và sau đó rê bóng qua thủ môn và ghi một bàn thắng khác. Vào ngày 13 tháng 12 năm 2008, trong trận El Clasico đầu tiên của mùa giải, Messi ghi bàn thứ hai giúp Barcelona đánh bại Real Madrid 2-0. Anh cũng có lần thứ hai được bầu là Cầu thủ xuất sắc nhất năm với 678 điểm.
Messi ghi cú hattrick đầu tiên trong năm 2009 ở Copa del Rey trong trận gặp Athletico Madrid giúp Barcelona thắng 3-1. Messi ghi một cú đúp quan trọng khác vào ngày 1 tháng 2 năm 2009, sau khi vào sân từ ghế dự bị và giúp Barcelona lội ngược dòng thắng Racing Santander 2-1. Bàn thắng thứ 2 trong số 2 bàn đó là bàn thắng thứ 5000 của Barca ở La Liga. Ở vòng 28 của La Liga, Messi ghi bàn thứ 30 của anh ở mọi giải đấu trong mùa giải năm đó, giúp đội bóng thắng Málaga CF 6-0. Vào ngày 8 tháng 4 năm 2009, anh ghi 2 bàn trong trận gặp Bayern Munich ở cúp C1, lập kỉ lục cá nhân với 8 bàn thắng ở giải đấu. Vào ngày 18 tháng 4, Messi đánh dấu bàn thắng thứ 20 trong mùa giải trong trận thắng 1-0 trước Getafe CF, giúp Barcelona nới rộng khoảng cách 6 điểm dẫn trước so với Real Madrid.
Khi Barcelona chuẩn bị kết thúc mùa giải, Messi ghi 2 bàn (bàn thắng thứ 35 và 36 ở mọi mùa giải) để ấn định chiến thắng 6-2 trước Real Madrid ở Santiago Bernabéu trong trận đấu thua đậm nhất của Real từ năm 1930. Sau khi ghi mỗi bàn thắng, anh chạy tới các cổ động viên và kéo áo đấu đang mặc lên để lộ ra một áo phông khác với dòng chữ bằng tiếng Catalan: Síndrome X Fràgil (hội chứng Fragile X Syndrome), để thể hiện sự ủng hộ của anh với những trẻ em mắc căn bệnh này. Messi cũng là cầu thủ tạo điều kiện để Andrés Iniesta ghi bàn thắng vào những phút bù giờ trong trận đấu ở bán kết cúp C1 để đưa Barcelona vào chung kết gặp Manchester United. Anh vô địch cúp Copa del Rey lần đầu tiên vào ngày 13 tháng 5 sau khi ghi một bàn và kiến tạo hai bàn khác trong chiến thắng 4-1 trước Athletic Bilbao. Anh giúp đội bóng giành cúp đúp bằng việc vô địch La Liga. Vào ngày 27 tháng 5 anh giúp Barca vô địch cúp C1 bằng cú đánh đầu nhân đôi cách biệt cho đội bóng xứ Catalan; Anh cũng trở thành vua phá lưới của cúp C1. Anh là cầu thủ trẻ nhất trong lịch sử giành danh hiệu này với 9 bàn. Messi cũng được bầu là tiên đạo xuất sắc nhất của năm: Cầu thủ hay nhất châu Âu sau một năm không tưởng. Chiến thắng này đồng nghĩa Barcelona đã vô địch Copa del Rey, cúp C1 và La Liga trong một mùa giải, và đó là đội bóng Tây Ban Nha đầu tiên đoạt cú ăn ba.