Ake membuat debut untuk Chelsea di Liga Utama Inggris pada pertandingan melawan Norwich City, 26 Desember 2012, saat berusia 17 tahun. Ia menggantikan Juan Mata di menit 90, yang mencetak gol tunggal kemenangan 1-0 untuk Chelsea. Ia tampil sejak menit awal untuk pertama kalinya pada kemenangan 2-0 atas Middlesbrough di ajang Piala FA, 27 Februari 2013. Ake membuat debut di kompetisi Eropa dengan kembali tampil sejak menit awal, kali ini tampil sebagai gelandang bertahan, pada pertandingan kedua perempat final Liga Eropa UEFA melawan Rubin Kazan, di Rusia, 11 April 2013. Pertandingan tersebut berakhir dengan kekalahan 2–3, namun Chelsea lolos ke semifinal dengan kemenangan agregat 5–4. Ia membuat penampilan kedua di kompetisi Eropa saat masuk sebagai pemain pengganti menggantikan David Luiz pada pertandingan kedua semifinal melawan FC Basel, 2 Mei 2013. Chelsea memenangkan pertandingan tersebut dengan skor 3–1 dan lolos ke final dengan skor agregat 5–2. Pada pertandingan final melawan Benfica, 15 Mei 2013, di Amsterdam ArenA, Ake hanyal tampil sebagai pemain cadangan. Chelsea memenangkan final dengan skor 2–1 untuk meraih gelar juara Liga Eropa UEFA pertama mereka.