Nach dem Wechsel zurück in seine Heimatstadt bekleidete Reus verschiedene Offensivpositionen, wurde von Cheftrainer Jürgen Klopp aber hauptsächlich auf dem linken offensiven Flügel eingesetzt, wo er auf Ivan Perišić folgte, der den Verein verlassen hatte. Er etablierte sich rasch als Stammspieler und bildete ein spielstarkes Offensivduo mit Mario Götze. In der Bundesliga trug Reus mit 14 Toren und elf Vorlagen in 32 Spielen zur Vizemeisterschaft der Dortmunder bei. Am 3. Oktober 2012 erzielte er sein erstes Tor in der Champions League zur Führung im Gruppenspiel bei Manchester City (1:1). Nach Erfolgen über den FC Málaga und Real Madrid erreichte Reus mit Dortmund schließlich das Endspiel, das der BVB mit 1:2 gegen den FC Bayern München verlor.