Vidal memulai musim keduanya dengan klub dengan mencetak gol dari penalti di Supercoppa Italiana 2012
Pada 11 Agustus 2012, Juventus mengalahkan Napoli 4-2 di babak perpanjangan waktu di Stadion Nasional Beijing. Pada 19 September 2012, Vidal mencetak gol pertamanya di Liga Champions UEFA dalam pertandingan babak penyisihan grup melawan juara bertahan Chelsea. Ini adalah hasil imbang yang penting karena Juve menyelesaikan pertandingan 2-2 setelah kalah dua gol di babak pertama. Setelah membantu klub untuk gelar Serie A kedua berturut-turut, mencetak 10 gol di liga dalam proses, dan 15 di semua kompetisi, ia terpilih sebagai Pemain Terbaik oleh pengguna terdaftar di situs web klub juventus.com.