Dalam tes pra musim , Ferrari tampak mengalami kesulitan beradaptasi dengan mobil baru mereka. Alonso kemudian berjuang keras untuk Ferrari di Australia dengan finis di posisi lima. Balapan selanjutnya di Malaysia, Alonso tampil sangat baik walaupun mengawali start dari posisi delapan. Memanfaatkan kondisi cuaca Sirkuit Sepang yang hujan deras, Alonso berhasil mengalahkan Sergio Perez dan memenangi balapan GP Malaysia untuk ketiga kalinya dengan tiga tim yang berbeda (2005 dengan Renault, 2007 dengan McLaren dan 2012 dengan Ferrari). Posisi ketiga yang Alonso raih di Monako mengantarkannya memimpin klasemen sementara sebelum turun lagi di Kanada akibat kesalahan strategi Ferrari yang menyebabkan Alonso hanya mampu finis kelima. Alonso bangkit lagi di Eropa dengan memenangi balapan dan menjadi pembalap pertama di musim 2012 yang mampu memenangi balapan dua kali setelah delapan lomba berlangsung. Alonso pun semakin diatas angin saat menenangi GP Jerman 2012. Usai hanya finis kelima di Hongaria, Alonso mengalami nasib sial saat terlibat dalam insiden yang diakibatkan oleh kelalaian Romain Grosjean di Belgia yang juga membawa Lewis Hamilton dan Sergio Perez. Alonso dengan cepat bangkit dan finis di posisi 3 di dua lomba yaitu di Italia dan Singapura. Setelah tersingkir di Jepang akibat diseruduk Kimi Raikkonen, Alonso finis di posisi ketiga di Korea dan disusul kemudian dengan posisi serupa di India serta posisi ketiga di AS. Memasuki balapan terakhir di Brasil, Alonso tertinggal dari Sebastian Vettel sebanyak 13 poin. Hasil finis kedua yang berhasil Alonso di Brasil membuatnya harus puas kembali menjadi runner-up klasemen dengan selisih 3 poin.