In 2013 bereikte het team van Klopp de finale van de Champions League. Dortmund moest het daarin opnemen tegen Bayern München. Hummels' ex-werkgever won de Duitse finale met 2–1. De Duitse verdediger speelde de volledige wedstrijd. Bayern was dat seizoen ook al te sterk voor Dortmund in de Duitse Supercup en in de kwartfinale van de DFB-Pokal. In de Bundesliga eindigde Dortmund op de tweede plaats achter Bayern. In alle competities speelde Hummels in het seizoen 2012/13 in 42 wedstrijden. Op 27 juli 2013 won Hummels met Borussia Dortmund de Duitse supercup door met 4–2 Bayern München te verslaan. 'Die Borussen' bereikten later dat seizoen de finale van de DFB-Pokal. Na een verlenging bleek Bayern München te sterk (0–2). Een paar maanden later werd 'Der Klassiker' opnieuw gespeeld, voor de Duitse supercup van 2014. Deze wedstrijd werd met 2–0 gewonnen, maar Hummels kon er wegens knieklachten niet bij zijn. In zijn laatste twee seizoenen bij Borussia Dortmund droeg Hummels vaak de aanvoerdersband van Borussia Dortmund. Dat deed hij ook in de finale van de DFB-Pokal in 2015. Deze werd verloren van VfL Wolfsburg. In zijn laatste seizoen bij Borussia Dortmund werd Hummels getraind door Thomas Tuchel. Onder hem stond Borussia Dortmund opnieuw in de finale van de DFB-Pokal. Na een strafschoppenserie moest Dortmund de beker aan Bayern München laten. Ook eindigde Dortmund tweede in de Bundesliga en werd de kwartfinale van de Europa League bereikt. Daarin werd het uitgeschakeld door Liverpool, ondanks een doelpunt van Hummels in de eerste wedstrijd.