Den 4. juli 2011 ble det offentliggjort at Sigþórsson var blitt solgt til storklubben Ajax Amsterdam for en overgangssum verdt €4,5 millioner euro. Hans første offisielle kamp for Ajax kom under Johan Cruijff Schaal mot FC Twente den 30. juli 2011, som Ajax tapte 1–2. Hans første seriemål for Ajax kom den 14. august 2011 hjemme mot SC Heerenveen (5–1). Til tross for at han brakk ankelen i oktober 2011, og ble værende ute med skade frem til april 2012, bidro han likevel til at Ajax vant seriemesterskapet både i 2011/2012- og 2012/2013-sesongen.