2010年は3月17日に古巣・阪神とのオープン戦で代打で出場し、「代打・藤本」のコールに阪神ファンが大歓声を上げた。以降も阪神戦の打席では阪神ファンから声援が送られる光景が見られた。開幕スタメンこそルーキーの荒木貴裕に譲ったが、2戦目から遊撃スタメンに定着。本拠地開幕戦となった3月30日の対中日戦で決勝打を放ち、攻守にわたる活躍を見せた。序盤はレギュラーを張り続け、4月30日の対横浜ベイスターズ戦では自身4年ぶりの本塁打となる1号2ランも放った。しかし、5月1日の対横浜戦で、5回1死2・3塁で三塁走者であった藤本は、宮本慎也の一塁ゴロで本塁に突入したがアウトとされた判定を不服とし、深谷球審の胸倉を掴んだことが「暴行」と判断されて自身初の退場処分を受けた。ヤクルト球団常務の大木勝年は「（映像では捕手の）タッチはなさそうだ」と、プレーの映像を添えて文書をコミッショナー事務局に提出する意向を示した。6月後半以降は打率が低下してスタメンから外れることが多くなり、守備も7月16日阪神戦での1試合3失策など乱調に陥ったため、翌17日に一軍登録を抹消された。8月27日に再登録されたが、翌28日に椎間板ヘルニア（腰痛）により再び登録抹消され、治療に専念することとなった。10月9日に手術を受け成功した。2011年は二軍スタートとなったが、遊撃レギュラー格の川端慎吾の離脱により、6月3日に一軍昇格。7月1日の対広島東洋カープ戦では勝利を決定づける1号3ランを放つなど、森岡良介とともに苦しい内野事情を支えたが、その後打率は2割を切り、前年に続き1試合2失策するなどで、7月25日に登録を抹消される。チームは9月まで首位を独走していたが中日に逆転され、リーグ優勝を逃す。藤本にとっては阪神時代の2008年に続く大逆転負けを喫したことになる。その後、10月25日のシーズン最終戦で再び1軍登録され、それまでノーヒットノーランを続けていた広島先発の前田健太からレフト線にツーベースを放って同点のランナーとなり、サヨナラ勝利を呼び込んだ。チームにとって2009年以来2回目となったクライマックスシリーズでは、ファーストステージの巨人戦第1試合に5回、代打で同点タイムリーを放った。チームはその後、初のファイナルステージ進出を決めた。2012年も二軍スタートとなったが、腰への負担と出場機会を考えて代打、一塁手、指名打者としての出場が増えた。主に左の代打の切り札として出場したが、3打点と勝負弱く結果を残せなかった。一塁手のレギュラーである畠山和洋の故障により急遽3番一塁で先発起用されることもあったが、慣れない守備位置のためか拙守を繰り返し二軍行きを命じられた。2013年には、痛めている腰のリハビリと、二軍での調整に専念。しかし、毎週1回は痛み止めの注射を打つほど腰の状態が芳しくないことから、イースタン・リーグの公式戦でも代打での出場が主体になっていた。容態は回復せず、9月9日に現役からの引退を表明。9月21日の対阪神戦（甲子園球場）には、7回表の代打起用で一軍通算1000試合出場を達成。阪神時代のチームメート・久保田智之との対戦でセンターフライに終わったが、ヤクルトファンのみならず、古巣・阪神のファンからも祝福を受けた。
1月場所では初日に栃煌山を押し出しで破り、大鵬の記録を更新する史上最速の76場所での通算800勝（前相撲を除く）を挙げ、続く2日目には豊ノ島を引き落としで破り、幕内通算707勝として武蔵丸を抜いて、外国人力士の最多勝利を更新した。5連勝で5日目で早くも単独トップとなると、中日には自身2度目の6場所連続での中日勝ち越しを決め、10日目には10連勝で通算50度目の二桁勝利とした。しかし、14連勝で迎えた千秋楽の結びの一番では1敗の鶴竜に寄り倒しで敗れ、14勝1敗同士で優勝決定戦となるが、決定戦では鶴竜を寄り切りで破り、2場所ぶり28度目の幕内最高優勝を果たした。3月場所は初日から12連勝、また8日目には自身と並ぶ「7場所連続幕内中日勝ち越し」の史上1位タイ記録を達成。しかし13日目に琴奨菊に敗れた時に右手を負傷してしまう。このケガの影響で14日目に綱獲りを狙った鶴竜に寄り切られて2敗に後退、千秋楽では日馬富士と対戦し同体で取り直しとなるも敗れて3連敗となり、優勝を逃した。5月場所では「8場所連続幕内中日勝ち越し」を達成し、史上単独1位の記録となった。11日目に豪栄道に押し出される不覚でついに連勝ストップ。翌12日目の結びの一番（鶴竜 - 豪栄道）では、勝ち残りで東の土俵下に座っていた白鵬が、行司の判定に異議があるとして物言いをつけた。協議の結果、豪栄道がはたき込んだ際にまげをつかんだとして、鶴竜が反則勝ちを得た。幕内の取組で土俵下に控えていた力士が物言いをつけたのは、1996年1月場所の当時大関だった貴ノ浪以来18年ぶり。14日目の新横綱・鶴竜戦でも危なげなく寄り切り、千秋楽結びの一番も日馬富士を豪快な上手投げで破り14勝1敗、2場所ぶり29回目の幕内優勝となった。7月場所は横綱在位42場所となり、朝青龍と並んで歴代8位タイの記録となる。同場所で「連続幕内中日勝ち越し」が9場所となり、自身の記録を更新。しかし11日目に豪栄道に浴びせ倒しで敗れ初黒星を喫した。13日目も大関・稀勢の里に小手投げで敗れ2敗に後退。しかし千秋楽に日馬富士を上手出し投げで下し、13勝2敗で史上3人目の幕内優勝30回を達成した。9月場所は横綱在位43場所を迎え、朝青龍を抜き歴代単独8位の記録に。同場所も初日から8連勝、「連続幕内中日勝ち越し」が10場所となり、大相撲史上初の2桁記録を達成。9日目に全勝で単独トップに立ち、その後12連勝としたが、13日目にここまで2連敗と苦手の豪栄道に敗れ初黒星を喫した。これにより新入幕で同モンゴル出身の逸ノ城と1敗同士で並んだ。翌14日目にその逸ノ城と対戦（これにより大関・琴奨菊との取組が消滅）し、上手出し投げで破り再び単独トップに立つと、千秋楽も横綱・鶴竜を掛け投げで破り、14勝1敗で千代の富士と並ぶ史上2位の通算31度目の幕内優勝を達成した。11月場所は6日目に髙安に敗れ、自身9個目の金星を許し2年ぶりに前半戦で1敗を喫した。その後は白星を並べ、7日目に大鵬と並ぶ872勝にならび、8日目の照ノ富士戦に勝利した時点で、史上1位となる8年連続8回目の年間最多勝を確定させる。13日目に単独トップに立ち、14日目の日馬富士戦で2年連続通算4回目の年間80勝を達成。千秋楽結びの一番の鶴竜を寄り切りで下し4場所連続優勝。大鵬と同じ年間勝利数81勝で、同じく大鵬の優勝回数に並ぶ32回目の優勝を果たした。