Після Копа Америка 2011 перейшов до «Манчестер Сіті», котрі викупили його за 38 мільйонів фунтів. «Кун» Агуєро став на той момент найдорожчим футболістом «Манчестер Сіті» (до нього рекорд належав бразильцю Робінью — 37 мільйонів євро). 16 серпня в матчі проти «Свонсі Сіті» відбувся дебют Агуеро. «Містяни» перемогли 4:0, а Серхіо Агуеро забив 2 голи і віддав гольову передачу на Давіда Сілву. 13 травня 2012 року в матчі проти «Куїнз Парк Рейнджерс» на 93 хвилині забив переможний гол і приніс чемпіонський титул для «Манчестер Сіті», це був перший з 1968 року титул чемпіона Англії для клубу.