Il 22 giugno 2011 la Juventus comunica di aver esercitato il diritto di opzione per l'acquisizione a titolo definitivo del giocatore, pagando i 7,5 milioni all'Udinese in tre esercizi. Con la Juventus, Pepe firma un contratto quadriennale. Inizia la stagione 2011-2012 debuttando nel nuovo stadio della Juventus segnando contro il il gol del 2-0 su assist di Alessandro Del Piero (partita terminata 4-1). Il 6 maggio 2012 conquista lo scudetto con la maglia bianconera – il primo in carriera – con una giornata d'anticipo, chiudendo la stagione con 31 presenze in campionato e 2 in Coppa Italia, persa in finale contro il , segnando 6 gol tutti nel primo torneo. Il 26 luglio 2012 viene deferito dal procuratore federale Stefano Palazzi per omessa denuncia, nell'ambito dell'inchiesta calcioscommesse, per fatti risalenti alla sua militanza nell'Udinese, in relazione alla partita Udinese-Bari (3-3). Il 3 agosto il procuratore Palazzi avanza per il giocatore la richiesta di un anno di squalifica, ma il 10 agosto viene assolto. Nel frattempo l'11 agosto, allo Stadio Nazionale di Pechino, arriva la vittoria della sua prima Supercoppa italiana, grazie al punteggio di 4-2 sul Napoli.