Fabregas sluttede sin lange mål tørke for sin klub, da han scorede sine første liga mål i sæsonen med en brace mod Sevilla i en 3<unk>2 sejr. Han scorede derefter tre mål i oktober, der kommer i ligaen, Champions League og Copa del Rey
- Hvad? Han scorede igen den 25. november i en 4-0 sejr mod Levante. Den 13. januar 2013 scorede Fàbregas i en 3-1 sejr mod Málaga. Fàbregas scorede sit første hat-trick i sin karriere mod Mallorca i en 5-0 sejr den 6. april 2013. Han sluttede sin anden sæson i Barcelona ved at vinde den første liga titel i sin karriere, med en rekord 100 point. Barcelona blev dog elimineret i semifinalen af både Copa del Rey, til rivalerne Real Madrid, og Champions League, til vinderne Bayern München. Fàbregas sluttede sæsonen med 14 mål og 12 assists i 48 optrædener i alle konkurrencer.