Bø gikk inn i sesongen 2011-2012 med høye forventninger etter det sterke året i forveien. Han åpnet svakt med 25 plass på 20 km i åpningsrennene i Östersund 30. november, men hevet seg i den påfølgende sprinten med 2.-plass, og 4.-plass på jaktstarten. I Hochfilzen uken etter kom han igjen på pallen med 2.-plass på jaktstarten og seier på stafetten etter å ha levert en god sisteetappe. 15. desember fikk han sesongens første og eneste individuelle verdenscupseier, på sprinten. Han tok samtidig over den gule ledertrøya. Totalt i verdenscupen ble Bø nummer sju denne sesongen.