Chiude la stagione 2012-13 con 16,5 punti, 6,3 rimbalzi e un career-high di 3 assist a partita. Ha inoltre avuto un "career-high" di percentuale al tiro libero (81,6). Ha inoltre nuovamente guidato la lega in minuti a partita (38,7). Queste cifre gli valgono la convocazione per l'All-Star Game 2013 insieme al compagno di squadra Joakim Noah, entrambi come riserve. Nonostante l'assenza per l'intera stagione di Derrick Rose a causa di un infortunio al legamento crociato anteriore, i Bulls chiudono con un bilancio di 45-37, chiudendo 5º in Eastern Conference e 2º in Central Division. Al primo turno dei play-off i Bulls incontrano i Brooklyn Nets, che sconfiggono per 4-3. Al turno successivo incontrano i Miami Heat, dai quali vengono sconfitti per 4-1. Gli Heat avrebbero poi vinto il titolo NBA. Deng chiuse i play-off con 13,8 punti, 7,6 rimbalzi e 3,8 assist in 44,8 minuti di media.