Après 2010 et 2012, il participe à l'édition 2013 de la Coupe d'Afrique des nations avec le Burkina Faso. Cette fois, les Burkinabés parviennent à terminer en tête d'un groupe où figurent également le Nigeria, la Zambie et l'Éthiopie. Pitroipa prend une part active dans la qualification des siens, marquant un but et donnant trois passes décisives. Le , en quarts de finale face au Togo, il marque l'unique but du match en prolongation, offrant à son pays sa seconde participation aux demi-finales d'une Coupe d'Afrique des nations, après 1998. Opposé, à ce stade la compétition, au Ghana, il reçoit deux cartons jaunes durant le match et se voit alors exclu, alors que son équipe se qualifie aux tirs au but. Alors que son carton rouge doit le priver de la finale, l'arbitrage du match est largement remis en cause, au point de voir la Confédération africaine de football décider de suspendre l'arbitre, Selim Jedidi. Finalement, alors que l'arbitre reconnaît qu'il n'aurait pas dû expulser Pitroipa, celui-ci est blanchi, l'autorisant à disputer la finale. Le , le Burkina Faso est battu par le Nigeria, qui remporte le titre. À l'issue du match, Jonathan Pitroipa est toutefois élu meilleur joueur du tournoi.