Scrivi una continuazione per questo paragrafo - I Cardinals hanno scambiato Davalillo insieme a Nelson Briles con i Pittsburgh Pirates per Matty Alou e George Brunet a gennaio. Ha continuato nel suo ruolo di giocatore di utilità, affrontando per lo più lanciatori destrorsi e giocando in tutte e tre le posizioni di campo e come primo base. Davalillo terminò l'anno con una media di battuta di.285, aiutando i Pirates a conquistare il titolo della National League Eastern Division. I Pirates sconfissero i San Francisco Giants nella National League Championship Series del 1971
prima di vincere le World Series del 1971 contro i Baltimore Orioles. Nel 1972, continuò ad essere un giocatore di ruolo prezioso, battendo per una media battuta di.318 in 117 partite, aiutando i Pirates a vincere il pennant della Divisione Orientale, prima di perdere contro i Cincinnati Reds nella National League Championship Series del 1972.