Viết tiếp cho đoạn này - Cain đã lọt vào vòng play-off lần thứ hai trong sự nghiệp của mình khi Giants giành chiến thắng ở NL West sau khi bỏ lỡ trận playoff năm 2011. Trong trận đấu 1 của NL Division Series chống lại Cincinnati Reds vào ngày 6 tháng 10, anh đã cho phép ba lần chạy trong năm hiệp và thua khi Reds đánh bại Giants 5-2. Trong Trận 5 vào ngày 11 tháng 10, anh bắt đầu trận đấu với bốn hiệp không ghi bàn; Cain sẽ cho phép ba lần chạy qua hiệp khi Giants giành chiến thắng 6 <unk> 4 để tiến vào vòng tiếp theo của vòng play-off. Trong trận thứ 3 của NLCS
chống lại Cardinals vào ngày 17 tháng 10, Cain đã cho phép ba lần chạy trong một hiệp và bị buộc tội thua khi Giants thua 3-1. Vào ngày 29 tháng 10, trong Trò chơi 7, Cain đã ném những cú sút và giành chiến thắng khi Giants giành chiến thắng 9 <unk> 0, đánh dấu lần thứ hai trong trận playoff mà Cain đã giành chiến thắng trong một trận đấu quyết định. Trong trận đấu thứ 4 của World Series 2012 chống lại Tigers vào ngày 28 tháng 10, Cain đã cho phép ba lần chạy trong bảy hiệp, không có quyết định khi Giants giành chiến thắng 4-3 trong 10 hiệp để giành chiến thắng World Series lần thứ hai trong ba năm.