En début d'année 2013, ses apparitions sur le terrain se font encore plus nombreuses. Le , il inscrit de la tête le but de l'égalisation face au FC Barcelone, en demi-finale aller de la Coupe du Roi, après avoir réussi à maitriser les attaquants adverses lors de son premier "Clásico". Ce but fait de lui le plus jeune joueur de l'histoire du Real Madrid à marquer contre le Barça, effaçant le record anciennement détenu par Raúl. Varane devient par la même occasion le deuxième plus jeune étranger à inscrire un but dans un "Clásico", derrière Lionel Messi. Il reçoit ainsi de nombreux éloges, Emilio Butragueño qualifiant par exemple sa performance de « sensationnelle ». Le lendemain, il est rappelé en sélection afin d'affronter l'Allemagne, mais ne peut tenir sa place à cause d'une blessure à l'ischio-jambier droit.