Dès le Premier Grand Prix à domicile des soucis techniques le handicapent tout le weekend et il finit cinquième. Pendant toute la première partie de la saison il subit des petits dysfonctionnements mécaniques notamment au niveau du SREC d'où des départs ratés et des courses compromises dès leurs débuts. Il réalise néanmoins parfois de belles courses : dix-huitième sur la grille en Chine, il finit troisième et l'aurait sûrement emporté si la course avait duré quelques tours de plus, tant son rythme était rapide. Ce ne sont que quelques soubresauts dans un océan de places d'honneurs, loin des victoires consécutives de Vettel. À Barcelone, il réalise sa première pole position de l'année mais rate son départ et termine quatrième. Il récidive en Grande-Bretagne où cette fois, contrairement à l'année précédente, Vettel le déborde sans accroc au premier virage. Il obtient une troisième pole position en Allemagne où il aurait pu gagner sans une erreur de stratégie. Il monte sur dix podiums et n'abandonne qu'à Monza, après un accident. Deux fois second derrière Vettel, en Turquie et en Belgique, l'Australien a maille à partir avec Button, Hamilton, Alonso et Massa au volant de monoplaces inférieures à sa Red Bull. À Spa, il réussit un incroyable dépassement sur Alonso dans le Raidillon de l'Eau Rouge. Il doit attendre la dernière course, au Brésil, pour remporter sa seule victoire de l'année en dépassant son coéquipier Vettel, victime d'un problème de boîte de vitesses. Il se classe troisième place au championnat du monde 2011, comme l'année précédente, mais cette fois loin derrière son coéquipier.