La seconde saison de l'entraîneur argentin sur le banc de l'équipe basque est délicate. Dès la préparation d'avant-saison, il connaît une altercation avec le chef de chantier de la rénovation du centre d’entrainement du club, coupable selon Marcelo Bielsa de ne pas avoir respecté les délais de livraison d'un des secteurs du centre. Sur le plan sportif, il décide de se passer de son attaquant vedette Fernando Llorente pourtant auteur de 16 buts en championnat en 2011-2012, mais désireux de quitter son club formateur et refusant de prolonger son contrat. Cette mise au banc conjuguée au départ de Javi Martínez pour le Bayern Munich fragilise l'équipe qui peine à confirmer ses bonnes prestations de la saison passée. Les résultats en pâtissent puisque le club termine péniblement à la douzième place, il est éliminé en coupe du Roi dès son entrée en lice face au SD Eibar, pensionnaire de troisième division et ne peut faire mieux qu'une troisième place dans un groupe de Ligue Europa abordable. À l'issue de la saison, Marcelo Bielsa se retire de son poste d'entraîneur de l'Athletic Bilbao.