Il se blesse au genou lors du troisième match de la coupe d'Europe, face à Trévise. Cette blessure le prive des tests de novembre. De nouveau laissé au repos lors du premier match face aux Gallois des Ospreys, il retrouve une place de titulaire lors du match retour, une défaite qui réduit les chances de qualification. Il est présent lors de la dernière rencontre face à Leicester, perdue qui élimine Toulouse, obtenant toutefois une qualification pour les quarts de finale du challenge européen où ils affrontent un autre club français, Perpignan. Bien qu'il réintègre le groupe de l'équipe de France pour le Tournoi 2013, le sélectionneur confie le poste de capitaine à Pascal Papé, qui l'a suppléé lors des derniers tests, désirant assurer la continuité de l'automne. Dusautoir retrouve le rôle de capitaine après la blessure de Papé face à l'Italie lors de la première rencontre du tournoi, blessure qui le prive de la fin de la compétition, Il participe aux cinq rencontres de la compétition où la France, avec trois défaites, un nul et une victoire, termine à la dernière place. Après cette interruption liée au Tournoi, internationale, il est laissé au repos face à Perpignan qui se qualifie pour la demi-finale du challenge européen en s'imposant . Troisième de la phase régulière, Toulouse élimine le Racing lors des barrages sur le score de , puis s'incline face à Toulon en demi-finale. Thierry Dusautoir, qui inscrit deux essais, face au Stade français et Clermont, participe à seize rencontres dont les deux des phases finales. En juin, il est de nouveau capitaine de l'équipe de France qui se rend en Nouvelle-Zélande pour disputer trois tests face aux "". Les "Bleus" concèdent trois défaites, , et .