La saison 2011-2012 marque une stagnation dans les résultats de Marie Dorin : elle termine à neuf reprises dans le avant les Championnats du monde 2012 à Ruhpolding, son meilleur résultat étant une quatrième place lors du sprint à Oslo Holmenkollen. Lors des mondiaux, elle termine neuvième du sprint puis de la poursuite, puis échoue à la quatrième place lors de l'individuel, à trois secondes de la médaille de bronze. Le , elle remporte la médaille d'argent lors du relais féminin, en compagnie de Marie-Laure Brunet, Sophie Boilley et Anaïs Bescond. Elle termine finalement à la neuvième place au classement général de la Coupe du monde, avec un total de 749 points. Elle termine également dans les dix premières de trois spécialités : l'individuel, la poursuite et le départ groupé.