Med ankomsten af Antonio Conte som den nye Juventus-træner blev Barzagli en integreret del af Juventus' bagline, og var en af klubbens mest konsekvente spillere, der kulminerede i en tilbagekaldelse til landsholdet. Juventus sluttede 2011-12 sæsonen med det bedste forsvar i Italien og i Europa, kun indrømmede 20 mål i 38 optrædener. Barzagli scorede sit første mål for Juventus den 13. maj 2012, hvor han scorede et strafslag mod Atalanta i den sidste liga kamp i sæsonen, i en 3-1 hjemmekamp. Han hjalp Juventus med at vinde 2011-12 scudetto ubesejret, og 2012
Supercoppa Italiana; Juventus nåede også finalen i Coppa Italia den sæson. Hans stjerne sæson tjente ham en plads i Serie A Team of the Year. I slutningen af sæsonen fornyede han sin kontrakt med Juventus indtil 2015.