Pada 2011 Skate Canada International, Takahashi memperoleh skor 84.66 dalam program pendek dan 153.21 dalam skating bebas untuk memenangkan medali perunggu dengan skor gabungan 237.87. Pada NHK Trophy 2011, ia mendapatkan skor terbaik pribadi baru 90,43 untuk memimpin dalam program pendek, dengan keunggulan 10,66 poin atas rekan setimnya Takahiko Kozuka. Dia memenangkan medali emas dengan total gabungan 259,75 poin dan lolos ke Final Grand Prix. Dia menempati posisi kedua di Final. Di Kejuaraan Jepang
, Takahashi menjadi yang pertama setelah program pendek dengan skor 96,05 dan menempati posisi ketiga dalam skating bebas, mencetak 158,38 poin. Dengan skor total 254.60, ia memenangkan gelar nasional kelima, finis di depan Takahiko Kozuka dan Yuzuru Hanyu, dan terpilih untuk berkompetisi di Kejuaraan Dunia 2012, di mana ia memenangkan medali perak. Penonton Prancis percaya bahwa ia pantas mendapatkan medali emas atas Patrick Chan yang melakukan kesalahan, termasuk jatuh di Axel ganda, dan mengejek hasil akhir. Takahashi mengatakan bahwa ia senang dengan hasilnya, yang tidak diharapkan setelah operasi di luar musim. Takahashi menyelesaikan musim di World Team Trophy 2012. Dia menetapkan skor terbaik pribadi baru dalam program pendek, skating bebas, dan secara keseluruhan, dan finis pertama dalam acara pria. Skor program pendeknya, 94.00, menetapkan rekor baru sebagai yang tertinggi di bawah Sistem Penghakiman ISU. Ini adalah kemenangan pertama Takahashi atas Patrick Chan sejak Kejuaraan Dunia 2010.