Sezonul 2012–2013 l-a găsit pe Robben pe banca bavarezilor, deoarece antrenorul Jupp Heynckes a preferat să înceapă cu Thomas Müller pe banda dreaptă, cu Toni Kroos în poziția de mijlocaș ofensiv. Robben a intrat deseori din postura de rezervă, până când a redevenit titular în urma accidentării lui Kroos din egalul din Liga Campionilor cu Juventus. A jucat pe partea dreaptă a terenului, cu Müller fiind mutat la mijloc. Robben a fost titular în partida cu Borussia Dortmund din sferturile DFB-Pokal, marcând singurul gol al partidei în minutul 43. Robben a jucat și în ambele manșe ale semifinalei de Liga Campionilor cu FC Barcelona, marcând în retur golul care avea să-i califice pe bavarezi în finala competiției. Robben și-a răscumpărat penaltiul ratat în sezonul anterior, pasând decisiv la golul coechipierului Mario Mandžukić în minutul 60 și înscriind golul victoriei în minutul 89 în partida încheiată cu 2-1 în fața celor de la Borussia Dortmund, care le-a adus bavarezilor al cincilea trofeu al UEFA Champions League. A fost numit și omul meciului de către UEFA.