Il a la chance de jouer pour la première fois en séries éliminatoires à l'automne 2012. Lanceur partant des Giants dans le troisième match de la Série de divisions à Cincinnati, il livre une belle performance avec son équipe qui fait face à l'élimination. Il n'est pas impliqué dans la décision mais San Francisco remporte un match où Vogelsong n'accorde qu'un point et trois coups sûrs en cinq manches au monticule, enregistrant 5 retraits sur des prises. En Série de championnat de la Ligue nationale face aux Cardinals de Saint-Louis, le droitier amorce deux rencontres, remportant chaque fois la victoire. Il est le partant dans les deuxième et sixième matchs et n'accorde que deux points en 14 manches lancées, pour une moyenne de points mérités de 1,29 contre Saint-Louis. À son second départ, son club faisant une fois de plus face à l'élimination, Vogelsong enregistre 9 retraits sur des prises, son plus haut total en carrière, en sept manches au monticule. Les Giants remportent la Série mondiale 2012 et Vogelsong est le lanceur gagnant du troisième match face aux Tigers de Détroit.