Nel gennaio del 2001 passa al Venezia, ma l’esperienza in laguna non è delle più felici. Nel 2002-2003, ecco la prima esperienza, in prestito, all’Empoli. Quindi Palermo, nella stagione successiva.

Nel 2004-2005 torna in compartecipazione all’Empoli, e alla fine della stagione, dopo la conquista della Serie A dei toscani, viene riscattato.

Da qui inizia la sua storia d’amore con l’Empoli, durata bene 6 anni e arricchita da 281 presenze e 36 reti.

Vannucchi è stato, inoltre, uno degli azzurrini che hanno vinto l’Europeo Under 21 del 2000 in Slovacchia.