Με νέο προπονητή τον Σέρχιο Μπατίστα, η Αργεντινή διοργάνωσε το Κόπα Αμέρικα του 2011. Την 1η Ιουλίου στο εναρκτήριο παιχνίδι του ομίλου κόντρα στη Βολιβία, ο Αγουέρο αντικατέστησε στο 71ο λεπτό τον Εσεκιέλ Λαβέτσι και κατάφερε πέντε λεπτά αργότερα, στο 76ο λεπτό, να πετύχει το γκολ με το οποίο η Αργεντινή ισοφάρισε σε 1-1, σκορ που ήταν και το αποτέλεσμα του αγώνα. Στις 6 Ιουλίου αντικατέστησε ξανά τον Λαβέτζι, αλλά και αυτή τη φορά η ομάδα δεν κατάφερε να νικήσει, μένοντας στο 0-0 με την Κολομβία. Στις 11 Ιουλίου, στον αγώνα εναντίον της Κόστα Ρίκα, ο Αγουέρο σημείωσε από ένα γκολ σε κάθε ημίχρονο και η Αργεντινή κέρδισε με 3-0, παίρνοντας την πρόκριση για τους προημιτελικούς. Εκεί ήρθε αντιμέτωπη με τη μετέπειτα νικήτρια της διοργάνωσης Ουρουγουάη. Το παιχνίδι έληξε ισόπαλο με σκορ 1-1 και οδηγήθηκε στα πέναλτι. Εκεί η Ουρουγουάη κατάφερε να πάρει τη νίκη με 4-5, με τον αντικαταστάτη του Αγουέρο να είναι ο μόνος παίκτης που αστόχησε στη διαδικασία.