I en mesterskapsfri sesong var Tour de Ski 2011/12 sesongens store mål. Northug åpnet med seier i prologen, han vant også den fjerde etappen, 20 km skiatlon, og ledet touren sammenlagt. På den sjuende etappen, 32 km fristil fra Cortina d'Ampezzo til Toblach, måtte Northug se seg slått med 1:15 av Dario Cologna. Dette klarte Northug aldri å ta igjen, og på den avsluttende etappen opp slalåmbakken i Val di Fiemme ble Northug også forbigått av Marcus Hellner. Northug endte dermed som nummer tre. Northug ble også nummer tre totalt i verdenscupen denne sesongen, slått av Dario Cologna og Devon Kershaw.