Pada tanggal 2 April 2012, Juventus mengumumkan bahwa Matri telah menambahkan dua tahun lagi ke kontraknya saat ini hingga 30 Juni 2017. Selama musim kedua bersama klub, ia memenangkan 2011-12 Serie A.
gelar juara di bawah manajer baru Antonio Conte, mencetak sepuluh gol di Serie A musim itu, menyelesaikan musim sebagai pencetak gol terbanyak bersama Juventus di liga dan juga mencapai final Coppa Italia 2012 dengan klub. Dia terutama mencetak gol penyamaan Juventus melawan saingan gelar Milan pada tanggal 25 Februari 2012 dalam hasil imbang tandang 1×1 di San Siro.