К лету Димитри оказался не нужен «Пари Сен-Жермен», зато попал в поле зрения действующего чемпиона Франции «Лилля». Он был призван заменить на левой бровке Эдена Азара, который отправился в лондонский «Челси». 28 июня 2011 года Пайет официально стал игроком «Лилля», подписав соглашение на четыре года. «Сент-Этьен» получил за игрока 8 миллионов евро сразу и ещё 2 миллиона в качестве бонусов, которые выплачивались в течение трёх лет. 27 июля 2011 года дебютировал в новой команде в поединке за Суперкубок Франции протии «Марселя» (4:5). В первом матче Лиги 1 против «Нанси» Пайет получил травму, которую позже усугубил в поединке с «Монпелье» и вылетел в общей сложности на два месяца. 15 октября забил дебютный гол за «догов» в ворота «Осера» (3:1). Первый сезон в новой команде получился не самым успешным: в 33 матчах Димитри забил 6 голов и раздал 6 голевых передач.