La stagione 2012-2013 segnò per Duncan un ritorno ai suoi migliori livelli, conclusa con il raggiungimento con i San Antonio Spurs delle 50 vittorie stagionali per il quattordicesimo anno consecutivo. A febbraio prese parte all'All Star Game, a New Orleans, mentre fine stagione venne inserito nell'All-NBA Team. Arrivò alle Finals dove i suoi Spurs, in vantaggio 3-2 nella serie, vennero sconfitti 4-3 dai Miami Heat: nella decisiva gara 6, un canestro allo scadere di Ray Allen con Miami sotto di 3 punti, regalò il pareggio alla propria squadra. Sconfitti al supplementare di gara-6, gli Spurs vennero poi battuti fuori casa in gara 7 per 95-88. Duncan chiuse con 24 punti e 12 rimbalzi ma, ad un minuto dalla fine, sbagliò per due volte il tiro del pareggio, ben marcato da Shane Battier.