2011 erzielte Button beim zweiten Rennen, dem Großen Preis von Malaysia als Zweiter seine erste Podest-Platzierung der Saison. Nach zwei weiteren Podest-Platzierungen folgte beim siebten Rennen, dem Großen Preis von Kanada, Buttons erster Saisonsieg. In dem chaotischen Rennen war Button sechs Mal an der Box und zwischenzeitlich ans Ende des Feldes zurückgefallen. Erst in der letzten Runde übernahm er die Führung, nachdem der bis dahin führende Vettel einen Fahrfehler machte. Button wurde dabei zum ersten Fahrer, der mit sechs Boxenstopps gewann, sowie zum ersten Sieger, der in der zweiten Hälfte des Rennens zwischenzeitlich auf dem letzten Platz lag. Bei seinem Heimrennen, dem Großen Preis von Großbritannien, verzeichnete Button nach einem Boxenstopp-Fehler der Mechaniker seinen ersten Ausfall der Saison. Bei seinem 200. Grand Prix, dem Großen Preis von Ungarn, setzte Button sich gegen seine Gegner durch und gewann ein durch wechselnde Wetterbedingungen geprägtes Rennen. In Belgien machte Button von Position 13 startend einige Positionen gut und kam als Dritter ins Ziel. In Italien und Singapur erzielte er mit zweiten Plätzen weitere Podest-Platzierungen, wodurch er sich in der Weltmeisterschaft auf den zweiten Platz verbesserte. Beim Großen Preis von Japan entschied er das dritte Rennen in dieser Saison für sich. Vettel wurde bei diesem Rennen vorzeitig Weltmeister. Bei den letzten Saisonrennen in Abu Dhabi und Brasilien stand Button als Dritter weitere Male auf dem Podium und festigte seine Position in der Weltmeisterschaft. Er beendete die Saison mit 270 Punkten auf dem zweiten Platz hinter Vettel, der 392 Punkte erzielt hatte. Intern setzte er sich mit 43 Punkten Vorsprung gegen Hamilton, der wie Button drei Siege vorzuweisen hatte, durch. Button hat Anfang Oktober 2011 einen Vertrag bis zum Ende der Saison 2014 mit McLaren unterzeichnet.