Vidal ha iniziato la sua seconda stagione con il club segnando da un penalty nella Supercoppa Italiana 2012
L'11 agosto 2012, quando la Juventus ha sconfitto il Napoli 4-2 nel tempo supplementare allo Stadio Nazionale di Pechino. Il 19 settembre 2012, Vidal ha segnato il suo primo gol in UEFA Champions League nella partita di fase a gironi contro il campione in carica Chelsea. È stato un pareggio cruciale poiché la Juve ha concluso la partita 2-2 dopo aver perso due gol nel primo tempo. Dopo aver aiutato il club a conquistare il secondo titolo consecutivo di Serie A, segnando 10 gol in campionato e 15 in tutte le competizioni, è stato votato giocatore dell'anno dagli utenti registrati sul sito web del club juventus.com.