Ai ishte një pjestar i rënëdësishëm i skuadrës së Bayernit që fitoi tripletën gjatë sezonit 2012–13. Ai ishte pak më i avancuar në mesfushë i ndjekur nga dyshja e Schweinsteiger dhe Javi Martínez, duke bërë që të shënojë tre gola në katër ndeshjet e para në Bundesligë. Ai shënoi golin e parë në Ligën e Kampioneve në ndeshjen hapëse të Bayernit në fazën e grupeve kundër Valencias. Pasi pësoi një dëmtim në ndeshjen e parë të çerek-finales së Ligës së Kampioneve kundër Juventusit, Kroos ishte i padisponueshëm për pjesën tjetër të sezonit, duke humbur suksesin e Bayernit në finalen e Ligës së Kampioneve, finalen e DFB-Pokal dhe shtatë ndeshjet e fundit të Bundesligës.