Brady startet hver eneste kamp i og ledet Patriots til et sesongresultat på 12–4. Blant sesongens høydepunkt var en 42–14 seier over Houston Texans i uke 14. Brady hadde 296 pasningsyards og fire touchdowns, og ble utnevnt AFC Offensive Player of the Week. Patriots scoret totalt 557 poeng, tredje høyest i NFLs historie, og Brady ble den første quarterbacken til å lede laget sitt til ti divisjonstitler. Patriots ble også det første laget til å score minst 500 poeng i en sesong fire ganger, med Brady som quarterback alle fire sesongene, som også var en rekord. Han avsluttet sesongen med 4 827 pasningsyards, 34 touchdowns, åtte interceptions og en passer rating på 98,7. Det var Bradys tredje sesong på rad med over 30 touchdownpasninger. Han ble utvalgt til Pro Bowl for åttende gang i sin karriere. Brady ble igjen rangert som nummer fire på NFL Top 100 Players of 2013.