開幕4戦目となる4月4日のトロント・ブルージェイズ戦でMLB初登板となる初先発を果たした。1回裏に先頭打者のメルキー・カブレラに本塁打を打たれたが、7回を6安打3失点（自責点2）8奪三振の投球で、NPB/MLB通算100勝目となるMLB初勝利を挙げた。5月14日のニューヨーク・メッツ戦では9回を4安打無失点の好投でメジャー初完封勝利を挙げ、9回の第三打席ではMLB初安打も記録。5月20日のシカゴ・カブス戦では6回8安打4失点（自責点3）でMLBでの初敗戦投手となり、2012年8月26日から続いたNPB/MLBレギュラーシーズンでの連勝記録は34で止まった。6月3日には日本人投手史上3人目となる5月のリーグ月間最優秀投手に選出され、ヤンキースの新人投手では史上初の受賞となった。6月28日のボストン・レッドソックス戦では9回2失点の投球で敗戦投手となり、プロ入り後では2010年6月以来の連敗を喫するが、のスティーブ・ロジャース以来となるメジャー最長タイ記録となるメジャーデビューからの16試合連続クオリティー・スタートを達成。前半戦は18試合の先発で12勝4敗、防御率2.51、WHIP1.01の成績を残し、オールスターに選手間投票1位で選出されるが、7月9日に右肘の違和感を訴え15日間の故障者リスト入りしオールスター出場も辞退。翌日に右肘靭帯の部分断裂で全治6週間と診断され、PRP療法という保存療法での回復を目指しリハビリを行う。9月21日のブルージェイズ戦で復帰し、投球数70球で5回1/3を5安打1失点の投球で13勝目を挙げる。シーズン最終登板となった復帰2戦目のレッドソックス戦ではメジャー移籍後最短の1回2/3を7安打5自責点と打ち込まれる。チームはポストシーズン出場を逃したが、復帰後は右肘に異常なくシーズンを終えた。この年は離脱の影響もあり日本球界では全ての年で満たしていた規定投球回に初めて届かなかった。