Pour son retour en Ligue des Champions, le Metz Handball ne passe pas la phase de groupes. Terminant de sa poule avec un bilan équilibré de 3 victoires et 3 défaites, il est reversé en Coupe des Coupes. En championnat, emmenée notamment par Grâce Zaadi (41 buts en 9 matchs) et Paule Baudouin (37 buts en 7 matchs), l'équipe boucle la phase aller sur un sans-faute, avec 9 victoires en 9 matches. Durant le championnat du monde qui se déroule en 2013 en Serbie, l'équipe de Metz est largement représentée avec 9 internationales (Paule Baudouin, Nina Kanto et Grâce Zaadi pour la France, Yvette Broch et Jurswailly Luciano pour les Pays-Bas, Lara González Ortega pour l'Espagne, Kristina Liščević et Svetlana Ognjenović pour la Serbie, Barbora Ranikova pour la République tchèque). Les deux joueuses serbes, Kristina Liščević et Svetlana Ognjenović, décrochent par ailleurs le titre de vice-championnes du monde. En , le club recrute la slovène Ana Gros pour pallier le départ de l'arrière ukrainienne Anastasiya Pidpalova. L'équipe connait un début d'année difficile avec sa première défaite en championnat et des éliminations rapides en coupe de France et en coupe d'Europe des vainqueurs de coupe. Les messines se reprennent en remportant leur coupe de la Ligue, à domicile, contre Fleury (25-20), en s'appuyant notamment sur Gervaise Pierson (18 arrêts) et Kristina Liščević (7 buts). En tête à l'issue de la saison régulière, le club conserve son titre de champion de France en battant en finale Issy Paris Hand pour le dernier match de son entraineur, Sandor Rac, dont le départ pour Le Havre AC Handball avait été annoncé au mois de mars. La saison suivante, le club sera entrainé par Jérémy Roussel, ancien entraineur du PAUC, club masculin de D1. Juste avant les play-off, le club avait enregistré le retour de l'internationale française Claudine Mendy. Barbora Ranikova et Marie Prudhomme quittent le club en fin de saison.