Fue echado de River tras volver al club de sus amores, luego de un durísimo descenso en la historia del club, mezclado con varios problemas institucionales y económicos. Sin embargo, el Chori volvió junto a su amigo Fernando Cavenaghi y junto a un gran equipo comandado por Matías Almeyda, lograron el ascenso a la primera división nuevamente. Luego de no ser tenido en cuenta, en una polémica decisión tomada por el presidente de River, Daniel Passarella decidió no contar con Domínguez ni Cavenaghi para la próxima temporada. El Chori tendría un breve paso por el Rayo Vallecano, para luego recalar en Grecia, más precisamente en el Olympiacos.
En Olympiacos, todo fueron alegrías para este gran delantero, que jugaba casi como un enganche en algunas oportunidades. Su entrenador Míchel, fue clave en su adaptación y con un equipo fantástico, el equipo más ganador de Grecia, volvió a lograr conquistar la Superliga griega. Además el club accedió a los octavos de final de la UEFA Champions League, derrotando al Benfica. Olympiacos estuvo muy cerca de eliminar al Manchester United en los octavos de final, logrando un gran resultado en la ida, pero el partido de vuelta no pudo aguantar la presión y quedó eliminado en Old Trafford. La delantera del equipo del Pireo, formada por Domínguez, Saviola y Mitroglou era de temer en los equipos rivales, pese a que Mitroglou se marchó al Fulham en enero.
Esta temporada, Olympiacos buscará acceder nuevamente a los octavos de final de la Champions, pese a que comparte grupo con dos gigantes mundiales, Juventus y Atlético Madrid. El otro equipo del grupo es el Malmo. El Chori es una pieza clave en este equipo y sus asistencias ya son algo común en el Georgios Karaiskakis. El regreso de Mitroglou ilusiona a los fanáticos con volver a ver una dupla demoledora que hace varios años domina en Grecia. Mitroglou llegó para reemplazar a otro argentino, Javier Saviola, que seguirá su carrera en el Hellas Verona, en Italia.