Il 2012 iniziò con 4 quarti posti nelle prime quattro gare, nelle prime tre delle quali batté però in qualifica Vettel, con il quale fu anche protagonista di un duello vinto a Shanghai. Dopo una gara senza punti in Spagna vinse a Monaco ritrovandosi così secondo nella classifica mondiale dietro a Fernando Alonso e pari a Vettel; perse due posizioni dopo Montreal ma le recuperò a Valencia e il secondo posto si consolidò con la vittoria in Gran Bretagna, con un sorpasso su Alonso a quattro giri dal termine, tanto che lo mantenne anche dopo gli ottavi posti in Germania e Ungheria. La serie negativa proseguì però nelle quattro gare successive, con appena 18 punti in 6 gare uscì quindi dalla lotta per il titolo, scivolando al quinto posto in classifica. Ottenne poi una "pole position" in Corea davanti al compagno di squadra Vettel, in lotta per il titolo, ma in gara giunse 2º facendosi passare dal tedesco alla partenza. Nella ultime 4 gare raccolse solo un terzo posto in India dopo una lunga battaglia con Alonso, dove quest'ultimo ha la meglio, 2 ritiri negli Stati Uniti e ad Abu Dhabi e un quarto posto in Brasile. L'australiano terminò la stagione al 6º posto in classifica con 179 punti, contribuendo comunque alla vittoria del campionato costruttori da parte della Red Bull.