Didihkan panci besar berisi air yang diberi sedikit garam. Tambahkan pasta rotini dan masak hingga al dente, 7 hingga 10 menit. Tiriskan, tutupi, dan sisihkan hingga dibutuhkan.

Lelehkan mentega dalam panci di atas api sedang-tinggi, lalu aduk 1 sendok makan minyak zaitun. Masukkan 1 cangkir brokoli; aduk dan masak hingga empuk, sekitar 5 menit. Taburi brokoli dengan tepung, dan masak selama 1 menit. Aduk dalam kaldu ayam, dan didihkan. Tuangkan susu dan campurkan. Bumbui dengan garam, merica, dan bubuk cabai chipotle. Kecilkan api menjadi sedang dan didihkan hingga saus mengental, sekitar 8 hingga 10 menit. Campurkan 1 cangkir keju Cheddar dan aduk hingga meleleh. Angkat dari api.

Panaskan sisa 2 sendok makan minyak zaitun dalam wajan di atas api sedang-tinggi. Aduk bawang bombay, ayam giling, dan 1 cangkir brokoli. Masak hingga ayam berwarna cokelat dan tidak lagi berwarna merah muda, sekitar 10 menit. Bumbui sesuai selera dengan garam dan merica. Kecilkan api, dan masak hingga cairan menyusut, sekitar 5 menit.

Panaskan oven hingga suhu tinggi dan olesi loyang ukuran 9x13 inci dengan ringan.

Aduk pasta yang sudah dimasak dengan saus brokoli hingga tercampur rata. Aduk krim asam jika diinginkan. Campurkan campuran saus brokoli dengan campuran ayam, dan sendokkan ke dalam loyang yang sudah disiapkan. Taburi dengan sisa 1 cangkir keju Cheddar.