30 декабря 2011 года О’Коннелл был назначен капитаном сборной Ирландии вместо травмированного Брайана О’Дрисколла на Кубок шести наций 2012 года, а 18 января 2012 года был объявлен окончательный состав на Кубок шести наций. 3 января 2012 года О’Коннелл заключил ещё один двухлетний контракт с клубом, выразив намерения выступать за сборную Ирландии и за «Манстер» до конца сезона 2013/2014. В матче Кубка шести наций против Франции О’Коннелл получил серьёзную травму колена и выбыл из состава как клуба, так и сборной. Врачи сообщили, что на восстановление игрока уйдёт от 3 до 6 недель, и 8 апреля он вышел впервые после травмы на поле в игре четвертьфинала Кубка Хейнекен против «Ольстера», но в матче против того же «Ольстера» в рамках Про12 получил травму колена и выбыл на 4—6 недель, вследствие чего ирландцы уже не могли рассчитывать на него в июньской трёхматчевой серии против «Олл Блэкс». О’Коннелл перед очередным сезоном вернулся в строй, уступив 24 августа пост капитана Дугу Хаулетту после пяти лет капитанства, но в начале сезона из-за травмы спины опять выбыл из строя, вернувшись 13 октября в матче-открытии Кубка Хейнекен 2012/2013 против «Расинг Метро 92».