Vettel kekal bersama Red Bull bagi musim 2012, dan sekali lagi menjadi rakan sepasukan Mark Webber. Vettel mendapat tempat kedua pada perlumbaan pembukaan musim ini di Australia. Vettel bermula dari tempat kelima di Malaysia, setelah dinaikkan kedudukan selepas Kimi Räikkönen menerima penalti. Namun, salah satu daripada tayar Vettel pancit setelah dilanggar oleh kereta HRT kepunyaan Narain Karthikeyan pada pusingan ke-47. Vettel jatuh ke tempat ke-12 selepas menggantikan tayar yang pancit itu dan menamatkan perlumbaan di tempat ke-12, selepas Pastor Maldonado bersara pada peringkat akhir perlumbaan kerana kegagalan enjin.