Em junho de 2011, Villas-Boas deixou o Porto para se tornar treinador do Chelsea. Levou para Londres a sua equipa técnica, com excepção do assistente técnico Vítor Pereira, que se tornou o novo treinador do clube. O seu primeiro jogo europeu foi contra o Barcelona, pela Supertaça Europeia de 2011. O Porto saiu mais uma vez como vice-campeão, depois de perder por 2-0. A equipa não conseguiu passar da fase de grupos da Liga dos Campeões de 2011-12, depois de sofrer derrotas para o APOEL e o Zenit São Petersburgo, vencedores e vice-campeões do grupo.&lt;ref name="2011/12cl"&gt;&lt;/ref&gt; Transferido para os oitavos de final da Liga Europa, o actual campeão foi eliminado pelo Manchester City com uma derrota agregada por 6-1.&lt;ref name="2011/12el"&gt;&lt;/ref&gt; Como vencedor da Primeira Liga de 2011-12, o Porto garantiu o seu retorno à Liga dos Campeões na temporada seguinte. Depois de terminar em segundo com o Paris Saint-Germain num grupo que continha Dinamo Zagreb e Dínamo Kiev, o Porto classificou-se para os oitavos de final, onde enfrentou o estreante Málaga. Incapaz de aproveitar a vantagem de 1–0 na primeira mão, o Porto perdeu por 2–0 no Estádio La Rosaleda e foi eliminado.&lt;ref name="2012/13"&gt;&lt;/ref&gt; O clube garantiu o seu terceiro título consecutivo na última jornada, garantindo um lugar na fase de grupos da Liga dos Campeões 2013-14. Depois de terminar em terceiro no grupo, atrás do Atlético Madrid e Zenit Saint Petersburg,&lt;ref name="2013/14cl"&gt;&lt;/ref&gt; o Porto foi uma vez mais rebaixado à Liga Europa; aqui, os portistas seriam eliminados nos quartos-de-final pelo eventual vencedor Sevilla.&lt;ref name="2013/14el"&gt;&lt;/ref&gt;