Valverde protège 35 matchs mais sabote aussi 5 avances en 2012. Sa moyenne de points mérités fait un bond à 3,78 en 69 manches lancées et c'est sa plus élevée depuis 2006. Gagnant de trois parties contre quatre défaites en 71 matchs, c'est le releveur des majeures qui complète le plus de parties au monticule (67) pour une deuxième année de suite et une troisième fois en carrière, la première étant avec Houston en 2008. Les Tigers atteignent la Série mondiale 2012 mais Valverde s'effondre en séries éliminatoires. Après avoir protégé la victoire de Justin Verlander dans le premier match de la Série de divisions contre les A's d'Oakland, il accorde trois points en fin de neuvième manche du quatrième match, que Détroit mène alors 3-1, et subit une défaite qui signifie que la série se rendra à la limite de cinq parties. En Série de championnat de la Ligue américaine, les Tigers se dirigent vers une victoire facile de 4-0 dans le premier affrontement, mais Valverde donne quatre points en fin de neuvième, notamment sur des circuits d'Ichiro Suzuki et Raúl Ibáñez pour permettre aux Yankees de New York d'amener le match en manches supplémentaires. Le gérant des Tigers Jim Leyland cloue Valverde au banc et passe le rôle de stoppeur à Phil Coke pour les matchs suivants. Valverde n'entre ensuite en jeu qu'en Série mondiale, dans la septième manche du premier match que les Giants de San Francisco mènent alors 6-1, et après un retrait sur des prises il alloue quatre coups sûrs consécutifs et est victime de deux points. En quatre apparitions dans les éliminatoires de 2012 et deux manches et deux tiers lancées, Valverde a alloué neuf points pour une moyenne de points mérités de 30,37 avec aucune victoire et une défaite. Les Tigers décident de ne pas renouveler son contrat lorsqu'il devient agent libre.