初戦をロッキンジステークスに定めて調教を積まれていたが、4月の調教中、後肢を前肢にぶつけて負傷する。結果的に外傷のみで腱などへの異常はなかったが、検査を待つ間に一部メディアが引退の速報を流したため、馬主側が否定の声明を発表するという“誤報騒動”に発展している。外傷の程度は軽く、すぐに調教を再開できたため、当初の予定どおりロッキンジステークスに向かうこととなった。ロッキンジステークスでは、エクセレブレーションとの4度目の対戦となった。前年、三度フランケルの後塵を拝したエクセレブレーションは、この年からクールモアグループの所有となり、数々の名馬を手がけたエイダン・オブライエン厩舎に転厩していた。そして移籍初戦を勝利で飾り、万全の態勢でフランケルを待ち構えていたのである。しかし古馬になって心身共に成長していたフランケルは、この同期のライバルの4度目の挑戦をあっさりと退け、5馬身差で優勝した。昨期までの最大の課題であった折り合い面の不安は見られず、全く隙のないレース振りであった。このレースで公式レート138ポンドを獲得し、フランケルは今期初戦にして早くも前年を上回る評価を得ることになった。しかし調教師のセシルは「次は更に（3〜4馬身程）良くなるのではないか」「多くの調教師がそうであるように、私達も初戦で100パーセントの力を出させることはしない」と、次走で更にパフォーマンスを上げることに自信を見せていた。そして次走のクイーンアンステークスで、フランケルはそのセシルの言葉を見事に証明してみせる。前走に続いて5度目の対戦となったエクセレブレーションに対し、今度は11馬身もの差をつけて優勝したのである。セシル、クウィリーが口を揃えて「これまでのベストパフォーマンス」と認めたこのレース振りに、タイムフォーム誌は歴代1位のシーバードを上回る147ポンドという評価を与えた。公式レートは歴代1位のダンシングブレーヴに1ポンド差までせまる140ポンドとなったが、後に歴代レーティングの見直しがあり、1977年から1991年までのレーティングが一律で引き下げられた。このうち、ダンシングブレーヴのいた1986年は3ポンドの引き下げとなり、その結果フランケルが歴代単独1位となった。また、エクセレブレーションとはこれが最後の対戦となったが、この後、エクセレブレーションはジャック・ル・マロワ賞、クイーンエリザベス2世ステークスという英仏のマイルのG1を勝って2012年シーズンで引退した。2年連続の出走となったサセックスステークスは、前年に続いて4頭立ての少頭数となった。有力な対戦相手は、重賞未勝利ながら前前走のプリンスオブウェールズステークスでソーユーシンクの3着、前走のエクリプスステークスでナサニエルの2着と健闘したファー（翌2013年にロッキンジステークスとチャンピオンステークスのG1競走を2勝）のみで、レースではそのファーに対しわずかに追って6馬身差をつけ快勝した。これによって同レースの2連覇とデビューからの無敗の12連勝、連続するG1競走7連勝を達成した。サセックスステークスの連覇を果たしたことで、陣営は3歳時から予定を表明していた中距離のインターナショナルステークスにフランケルを出走させた。有力な相手と目されるのは、ここまでG1を4勝しているものの、うち3勝は12ハロンで中距離がベストとはいえないセントニコラスアビーと、前走で圧勝したファーの2頭という顔ぶれとなり、初の距離延長ながらここでも圧倒的な一番人気に支持された。レースでは、スタートで出遅れ、普段追い込みを見せるセントニコラスアビーのさらに後ろからというこれまでにない展開となった。しかし直線で他馬が一杯に追われる中クウィリーがほとんど手を動かすこともなくマークするかたちとなったセントニコラスアビーを交わし先頭に立つと、2着ファー以下に悠々と7馬身差をつける完勝を見せた。これでデビューからの連勝は13、連続するG1競走8連勝を達成した。陣営はフランケルの引退レースとして、英国平地競馬の一年の総決算となるブリティッシュチャンピオンズデーのメインレースとなるチャンピオンステークスへの出走を表明した。このレースには、同年の公式レーティング中距離部門世界2位となる前年の優勝馬シリュスデゼーグル、同じく中距離部門3位で当年のエクリプスステークスを勝ち、デビュー戦以来の再戦となるナサニエルが参戦し、同1位のフランケルと三つ巴の構図となった。フランケルの引退レースに強力なライバルが集まったこともあり、レースが開催されるアスコット競馬場の前売り券は早々に完売した。レース開催週は雨が続き、馬場はシリュスデゼーグルが大の得意とする重馬場となった。レースでは前走同様スタートでやや後手を踏み位置取りにやや手間取るところもあったが、陣営が用意したペースメーカーのアシストで流れを作ると直線では余裕のある手応えを見せ、シリュスデゼーグルに1馬身3/4を付け勝利した。フランケルはデビューから14戦無敗（うちGIは通算10勝、9連勝）という無傷の戦績で引退した。また、シーズンを5戦5勝で終え、前年に続き2012年度のカルティエ賞年度代表馬に選出された。
小学館の青年漫画雑誌「ビッグコミックスペリオール」2012年No.8（4月13日号、3月23日発売）より連載を開始。テレビアニメ『機動戦士ガンダム』などと同じく「宇宙世紀」を舞台とする作品で、物語は「一年戦争」から始まる。本作にも人型機動兵器モビルスーツ（以下「MS」）が登場する。だが、作中に登場するMSや艦艇などの兵器は、独自の設定やデザインを盛り込んで大幅にアレンジされている。これらのデザインについて、作者は「（自身の手法を）あえて変えようと思わず、自分がメカをデザインする上でこだわる部分やラインを、MSに入れ込んだらどうなるか？を考えながらデザインした」「人型でこだわった時に、どこまで合理的にできるか」「（同じく作者が手掛ける）漫画『MOONLIGHT MILE』で現実に近い宇宙開発メカを描いた経験を、『サンダーボルト』の登場MSに反映させている」とコメントしている。『月刊ホビージャパン』（以下「HJ」）2012年5月号から連載中のコラボレーション企画「サンダーボルトメカニクス」にて、アレンジされたMSのデザイン画と模型作例が掲載されており、それをまとめたムック本も2013年5月30日に発売された。また、バンダイから市販されている「ガンプラ（ガンダムのプラモデル）」でも、本作専用のカテゴリ「HIGH GRADE GUNDAM THUNDERBOLT(HGTB)」シリーズが展開されている。 なお、このシリーズは他シリーズよりも突起やエッジ部分が鋭く造形されており、ST基準に適合しない対象年齢15歳以上向けの商品となっている。商品のパッケージアートは、作者が描き下ろしている。本作のアニメ化以前の2014年に放送されたテレビアニメ『ガンダムビルドファイターズトライ』の作中では、ガンダムシリーズ作品の1つとして、登場人物が本作のガンプラについて言及している。外伝『砂鼠ショーン』は、「ビッグコミック」2013年第11号・第12号に前後編で掲載された。その後、『天才たちの競演』第2巻（小学館ビッグコミックススペシャル、2014年3月28日発売、ISBN 9784091861634）へ収録され、単行本へは2015年2月27日発売の第5集に収録された。2016年6月24日発売の『ビッグコミックスペリオール』14号には、ゆうきまさみによる本作のパロディ漫画「ざ・ライバル サンダーボルト」が掲載された。3DCGの活用など細密な描画が特徴のひとつだったが、 2019年第1号以降は作者の腱鞘炎の悪化によって従来の描画が不可能になったという理由から、画風を大幅に簡略化している。このことについて、同年4月26日発売の単行本第13集には、作者からの謝罪文が掲載されている。