Også i Skandinavisk Cup 2012/13 fikk han to pallplasseringer, da han kom på 3.-plass i Sjusjøen i desember og 2.-plass i Östersund i januar. Han gikk seg inn i verdenseliten da han ble nummer fire på 15 km klassisk i La Clusaz 19. januar 2013. I Norgesmesterskapet på ski 2013 gikk han inn til sølv på 30 km skiatlon, bare slått av Petter Northug, og han kom på 7.-plass på 15 km fri teknikk. Han ble tatt ut til å representere Norge i Ski-VM 2013, men Tønseth kunne imidlertid ikke delta i VM 2013 på grunn av en prolaps.