Han ble værende i Audi Sport for å delta også i 24-timersløpet på Le Mans i 2011, hvor han kjørte den nydesignede Audi R18 sammen med Marcel Fässler og Benoît Tréluyer. Audis fabrikksteam mistet to av tre biler etter krasjer, men Lotterer og hans medførere klarte å holde tre Peugeot 908 bak seg og tok førsteplassen i løpet, bare 13 sekunder foran Peugeoten på andreplass. Dette var Audis tiende og Lotterers første totalseier på Le Mans.