I 2011 ledet Luck Stanford til et sesongresultat på 11–2 samt en tur til BCS Bowl, Fiesta Bowl mot Oklahoma State, samt en rangering som #7 i APs toppliste. Han vant Maxwell Award og Walter Camp Player of the Year Award. Han var nummer to for Heisman Trophy for andre år på rad, som den fjerde spilleren noensinne. Han ble valgt til First Team All America (AFCA, Walter Camp, ESPN.com, Pro Football Weekly). Han ble utpekt til Pac-12 Offensive Player of the Year som den femte spilleren noensinne til å vinne tittelen to ganger (etter John Elway, Charles White, Reggie Bush og Rueben Mayes). Han ble utvalgt til First Team All-Pac-12 for andre år på rad. Luck satte en ny Stanfordrekord med 82 touchdownpasninger i sin karriere, fem mer enn John Elways rekord på 77. Han slo også sin forrige rekord for flest touchdownpasninger i én sesong med 37. Han slo Steve Stenstroms skolerekord for flest yards totalt, med 10 387 over Stenstroms 9 825, og ble Stanfords leder i antall seiere av en startende quarterback med 31, samt seierprosent av en startende quarterback med .816 (31–7. Han slo Pac-12-rekordene for passing efficiency rating i en spillers karriere (162,8) og prosentandel fullførte pasninger i en karriere (67,0%). Han slo også sin egne Pac-12 rekord for høyest prosentandel fullførte pasninger i en sesong (71,3%). Etter kampen mot Washington State ble han utpekt til Pac-12 Offensive Player of the Week. Han vant Academic All-America of the Year-prisen for 2011.