El 31 de agosto del 2012, el Atlético ganó la Supercopa de Europa 2012 al vencer al Chelsea por 4 a 1 en el Stade Louis II de Mónaco, con una exhibición de Falcao, que anotó un hat-trick. En diciembre de 2012, Simeone cumple un año al frente del Atlético de Madrid, habiendo llevado al conjunto atlético a la conquista de dos títulos y a situarse en segundo puesto de la Liga 2012-13 en el parón navideño de la misma. El 5 de marzo de 2013, después de clasificar al equipo rojiblanco para la final de la Copa del Rey, se hizo oficial su renovación por cuatro temporadas por el Club Atlético de Madrid, por un acuerdo mutuo. El 8 de mayo de 2013, tras una victoria contra el Celta de Vigo, el Atlético se asegura un puesto entre los tres primeros de la Liga y el acceso directo a la Liga de Campeones, algo que no lograba desde la temporada 1995-96. El 17 de mayo de 2013, el Atlético se proclama campeón de la Copa del Rey 17 años después tras vencer al Real Madrid por 1-2. Los eternos rivales de ciudad volvieron a cruzarse en un derbi en la final de Copa, y otra vez en el Estadio Santiago Bernabéu, y el Atlético doblegó al Real por 2 a 1 en la prórroga. En los 90 minutos, el partido finalizó 1 a 1. Cristiano Ronaldo puso la ventaja inicial a favor de los blancos tras la salida de un córner desde la derecha, mientras que Diego Costa igualó para los rojiblancos tras gran jugada de Radamel Falcao, también en la primera parte. En la prórroga, un cabezazo de João Miranda decretó el 2 a 1 final que le dio la victoria al Atlético, y cortó una racha de 14 años sin vencer a su clásico rival en partidos oficiales. Así, el equipo colchonero obtuvo su 10.ª Copa del Rey en la historia, bajo la dirección de Simeone, nada menos que ante su clásico rival, y otra vez en su estadio.