Im Sommer 2012 unterschrieb Lopez einen 61 Millionen US-Dollar-Vertrag, verteilt auf vier Jahre. Nach dem Umzug der Nets nach Brooklyn lief es auch für Lopez wieder. Er absolvierte 74 Spiele und erzielte dabei 19,2 Punkte, 6,9 Rebounds und 2,1 Blocks pro Spiel. Mit Brooklyn erreichte er die Playoffs, schied jedoch in der ersten Runde aus. Ebenfalls wurde Lopez als Ersatz für den verletzen Rajon Rondo zum NBA All-Star Game berufen. Er erzielte 3 Punkte, 5 Rebounds und 3 Assists.