2012 bestritt Schumacher seine dritte Saison für Mercedes an der Seite von Rosberg. Beim Saisonauftakt in Australien schied er mit technischen Problemen auf dem dritten Platz liegend aus. Beim nächsten Grand Prix in Malaysia qualifizierte er das Auto auf dem dritten Platz. Nach einer Kollision in der ersten Runde verlor er einige Positionen und kam schließlich auf dem zehnten Platz ins Ziel. Beim dritten Rennen, dem Großen Preis von China startete Schumacher von Startplatz zwei erstmals in einem Mercedes aus der ersten Startreihe. Im Rennen schied er aus, nachdem bei seinem ersten Boxenstopp ein Rad nicht richtig befestigt worden war. Beim Europaauftakt, dem Großen Preis von Spanien kollidierte Schumacher im Rennen mit dem vor ihm fahrenden Bruno Senna. Beide Piloten fielen aus. Die Rennkommissare belegten ihn nach dem Rennen für das Verursachen dieser Kollision mit einer Strafversetzung um fünf Plätze für das nächste Rennen. Bei dieser Veranstaltung, dem Großen Preis von Monaco, fuhr Schumacher im letzten Qualifikationsabschnitt die schnellste Runde. Wegen der Strafversetzung ging er jedoch nur vom sechsten Platz ins Rennen. In diesem fiel er, nachdem er längere Zeit den siebten Platz belegt hatte, mit technischen Problemen aus.