Luiz Gustavo comenzó la temporada 2012-13 jugando el 12 de agosto todo el partido en la victoria por 2-1 sobre el Borussia Dortmund, consiguiendo de esta forma ganar la Supercopa de Alemania 2012. A pesar de la llegada del mediocampista español Javi Martínez al club, esto motivaría aún más a Luiz Gustavo para jugar a gran nivel durante la primera parte de la temporada. El 2 de septiembre anotaría su primer gol en la &lt;a href="1.%20Bundesliga%202012/13"&gt;Bundesliga 2012/13&lt;/a&gt; en la goleada por 6-1 sobre el VfB Stuttgart. Su segundo gol llegaría el 29 de septiembre en la victoria por 0-2 frente al Werder Bremen. El 20 de octubre marcaría su tercer gol en la temporada frente al Fortuna Düsseldorf, cuyo encuentro terminó 0-5 a favor del Bayern. Sus buenas actuaciones se verían interrumpidas lamentablemente, tras sufrir en noviembre una lesión en la ingle teniendo que ser operado, quedando fuera de las canchas lo que restaba de 2012. Tras regresar a las canchas en febrero de 2013, le costaría retomar la regularidad con la que venía jugando hasta antes de la lesión. El 11 de mayo en la penúltima fecha del torneo, anotó su cuarto gol en la temporada en la victoria por 3-0 sobre el Augsburgo. El Bayern conseguiría con varias fechas de anticipación el título de la temporada &lt;a href="1.%20Bundesliga%202012/13"&gt;2012/13&lt;/a&gt; de la Bundesliga, con 91 puntos. En dicha competencia, Luiz Gustavo disputó 22 encuentros con 4 goles convertidos. El 25 de mayo el Bayern se proclama campeón de la Liga de Campeones tras ganar 2-1 al Borussia Dortmund en el Estadio de Wembley, ingresando en el tiempo de descuento en reemplazo de Franck Ribéry. Finalmente, el 1 de junio, el Bayern gana 3-2 al Stuttgart, proclamándose campeón de la Copa de Alemania y completando así el primer triplete en la historia del fútbol alemán. Luiz Gustavo completaría 46 partidos y 4 goles en total de todas las competiciones disputadas en la temporada 2012-13.