La stagione comincia bene per i Nets e nel mese di novembre Avery Johnson viene nominato allenatore del mese. Tuttavia, dopo un disastroso mese di dicembre in cui i Nets perdono 10 partite su 13, Johnson viene esonerato e sostituito ad interim dal suo vice P.J. Carlesimo. A seguito del licenziamento di Johnson i Nets chiudono il mese di gennaio con un bilancio di 11-4, che spinge la dirigenza a confermare Carlesimo a tempo indeterminato. Tra le file dei Nets Lopez viene convocato per partecipare all'All-Star Game. Grazie alle ottime prestazioni di Williams, i 21 marzo 2013 i Nets si qualificano matematicamente per i play-off, ai quali non partecipavano dalla stagione 2006-07. Il 3 aprile 2013 chiudono una trasferta di 8 partite con una vittoria per 113-95 contro i Cleveland Cavaliers, la 21° stagionale, e chiudendo con il primo bilancio vincente nella storia della franchigia. Brooklyn conclude al quarto posto della Eastern Conference, con un record di 49 vittorie e 33 sconfitte. Ai loro primi play-off i Nets incontrano i Chicago Bulls, squadra partita tra le favorite per la vittoria finale, ma priva del suo leader Derrick Rose e quindi data per sfavorita. Dopo aver vinto gara-1, i Nets perdono gara-2 e gara-3, per poi perdere gara-4 ai tempi supplementari dopo essere stati in vantaggio di 17 punti. I Nets vinceranno gara-5 e gara-6, per poi perdere gara-7 a Brooklyn, perdendo quindi la serie per 4-3. La sconfitta contro i Bulls è fatale per Carlesimo, al quale non viene rinnovato il contratto.