Kupası maçlarında ise takımın başına Tarkan Demirhan geçmiştir. Bu kupada yapılan altı maçta hiç galibiyet alamayan Demirhan'ın Samsunspor'u kupada yer aldığı a grubunu sonuncu bitirmiştir.

Samsunspor, İddaa tarafından dğıtılan isim hakkı payından 2012 yılı için 2.749.303₺ ödeme almıştır. Bu pay bu sezonunun ikinci yarısı ve sonraki sezon olan 2012-13 sezonunun ilk yarısı için ödenmiştir.

2010-11 sezonu bittikten sonra olağanüstü kongre kararı alan kulübün 27 Mayıs 2011 tarihindeki ilk toplantısında çoğunluk sağlanamadığından dolayı kongre 4 Haziran 2011 tarihine ertelenmiştir. Bu süreçte eski başkan İsmail Erkut Tutu'nun aday olmaması ve başka aday çıkmamasından dolayı tek başkan adayı olarak öne çıkan Kazım Yılmaz ise Metro Holding'in sahibi Galip Öztürk tarafından desteklenmiştir. Başkan olduğunda geçmişte ekonomik sıkıntılar geçen Samsunspor'un bu konuda rahatlayacağını belirten Yılmaz, hedefinin beş yıl içinde Süper Lig şampiyonluğu olduğunu da belirtmiştir.

Ayrıca başkanlık seçimi sonrasında yönetimin ilk adımlarından birinin de şirketleşme olacağı belirtilmiştir. Galip Öztürk'ün desteğiyle atılacak olan bu adımı Tarık Cengiz, ""Samsunspor, Adanaspor A.Ş. gibi değil Trabzonspor, Galatasaray, Beşiktaş ve Fenerbahçe gibi halka açılacak bir şirket haline gelecek. Samsunspor Futbol Yatırımları A.Ş.'yi kuracağız"" diyerek özetlemiştir.

4 Haziran 2011 tarihinde gerçekleşen kongre sonucundaysa oybirliği ile Kazım Yılmaz Samsunspor'un 22. başkanı seçilmiştir.

2010-11 sezonunda takımın başında bulunan Hüseyin Kalpar ile yolların ayrılmasından sonra yeni hoca arayışına giren kulüp 6 Haziran 2011 tarihinde teknik direktörlüğe Vladimir Petković'i getirerek bu arayışına son vermiştir. Kulüp tarafından açıklanana göre Petković ile iki yıllık sözleşme imzalanmıştır.

26 Haziran 2011 tarihinde yeni sezon hazırlık programı çerçevesinde toplanan takım 4 Temmuz - 11 Temmuz tarihleri arasında hazırlık çalışmalarının ilk etabı çerçevesinde Bolu'nun Gerede ilçesinde on günlük kamp çalışması yapmıştır. Bu kampın hemen sonrasında takım 12 Temmuz günü Brøndby ile hazırlık maçı yapmak için Danimarka'ya gitmiştir. 14 Temmuz'da Türkiye'ye dönen takım 17 Temmuz'daki TKİ Tavşanlı Linyitspor hazırlık maçının sonrasında üç günlük dinlenme iznine çıkmıştır. 20 Temmuz günü de hazırlık çalışmalarının ikinci etabı çerçevesinde Hollanda'nın Arnhem kentinin Doorwerth beldesinde kamp çalışmalarına devam eden takım 28 Temmuz'da Samsun'a dönmüştür. Kamp sonrası beş günlük izne çıkan futbolcular 3 Ağustos günü Samsun'a gelerek Nuri Asan Tesisleri'nde yeni sezon hazırlıklarına devam etmiştir. Sezon açılışı ise 4 Eylül günü düzenlenen törenin ardından Orduspor ile oynanan sezon açılış maçı ile yapılmıştır. Bu maçtan elde edilen bilet hasılatının ise Somali'ye bağışlanması planlanmış fakat gelire haciz memurları tarafından el konulmuştur.

Takım kamp dönemlerinde sezon açılış maçı dahil olmak üzere toplam on iki hazırlık maçı oynamıştır. Bu maçların üçünü kaybetmiş, beşinde berabere kalmış, dördünü ise kazanmıştır. Yediği toplam on bir gole karşılık ise rakip kaleye on yedi gol bırakmıştır.

Transfer döneminde ise sekizi yabancı olmak üzere yirmi üç futbolcu transfer edilmiş, on yedi futbolcu kulüp bünyesinden çıkarılmıştır.

Sezonun ilk devresi devam ederken bazı yönetim kurulu, disiplin kurulu ve denetim kurulu üyeleri başkan Kazım Yılmaz ve genel koordinatör Adnan Sezgin'in yönetim anlayışlarını protesto etmek amacı ile istifa etmiştir. Dokuzu asil olmak üzere toplam yirmiüç üyenin istifasının açıklandığı basın toplantısı sırasında başkan ve genel koordinatörün kulübü anti-demokratik yöntemler ile yönettiği iddia edilmiştir. Transfer döneminde sakat futbolcuların alındığı, kulübün borçlandırıldığı, kurul üyelerinin görevlerini yapmalarının engellendiği ve sezon öncesinde başkanlık seçimi döneminde verilen sözlerin de tutulmadığı iddia edilmiştir. Kazım Yılmaz ve Adnan Sezgin ise bu iddialara cevap vermemiştir.

İlk devrenin tamamlanmasına bir hafta kala teknik ekibin de raporu doğrultusunda Ahmet Şahin, Mustafa Sarp, Ergün Teber ve Dilaver Güçlü'nün sözleşmeleri feshedilerek futbolcular kulüp bünyesinden çıkarılmıştır.

Ligin ilk devresi 21 Aralık 2011 günü sona ermiş, 4 Ocak 2012 günü ise ikinci devre başlamıştır. Takım, sıkışık maç takvimi nedeniyle on üç gün süren devre arası boyunca geçmiş sezonlarda olduğu gibi hazırlık maçları ve kamp yapmamıştır.

5 Ocak 2012 günü başlayıp 1 Şubat 2012 günü sonlanan transfer dönemi boyunca beş futbolcu transfer edilirken beş futbolcu da gönderilmiştir. Teknik direktör Vladimir Petković'in raporları doğrultusunda Bülent Kocabey, Ersin Veli, Savaş Yılmaz ile sözleşmeler feshedilmiş; Burak Çalık da kiralık gönderilmiştir. Bunlara karşılık ise Murat Ceylan, Serdar Özkan, Theofanis Gekas ve Uğur Boral kulübe kazandırılmıştır. Transferler gerçekleştikten sonra, 23 Ocak 2012 günü ise Vladimir Petković ve yardımcılarının görevlerine son verilmiştir. 30 Ocak 2012 günü de Mesut Bakkal yeni teknik direktör olarak görevlendirilmiştir. Ardından ise Mesut Bakkal'ın isteğiyle Dejan Kelhar transfer edilmiştir. Ayrıca Álvaro Domínguez ailevi sorunları nedeniyle kulüpten ayrılmıştır. Sezonun ilerleyen zamanlarında ise Aristide Bancé'ın sözleşmesi feshedilmiştir.

7 Şubat 2012 tarihinde saat 3:40 sularında Kardemir Karabükspor deplasmanından dönmekte olan kafileyi taşıyan 55 SS 191 plakalı otobüse tren çarpmıştır. Olay Bandırma Vapuru Müzesi önündeki hemzemin geçitten geçmekte olan otobüse trenin çarpması ile meydana gelmiştir. Trenin geçişi sırasında uyarı tabelasının devre dışı olması ve sinyalizasyonun yanlış yanması nedeniyle otobüs şoförü treni son anda fark etmiş ve ani bir hamle ile otobüsün trenin altında kalmasının önlemiştir. Tren otobüsün sol arka tarafına çarpmış, can kaybı yaşanmamıştır. Kazaya sebebiyet veren sinyalizasyon hatası konusunda Devlet Demiryolları ve Samsun Büyükşehir Belediyesi birbirlerini suçlamış, yapılan soruşturma neticesinde makinistin alkollü olduğu ortaya çıkmıştır.

Sezonun son haftalarına doğru TRT Spor'daki Büyük Başkan adlı televizyon programına katılan başkan Kazım Yılmaz takım hakkında bazı açıklamalarda bulunmuştur. Kulüp yönetimine geldiklerinden beri 33.000.000 TL'na yakın para harcadıklarını belirten Yılmaz, kulübün tüm borçlarını temizlediklerini söylemiştir. Yılmaz, bazı deplasmanlarda kendilerine karşı takınılan tutum ve eylemlere karşı olan rahatsızlığını dile getirmiştir. Ayrıca sezon başında yapılan transferlerin takıma uyum sağlamadığını söyleyerek takımın ligin alt sıralarında yer almasının nedenini buna bağlamıştır.

Samsunspor ligin son haftasına 39 puanlı 15. Antalyaspor'un bir sıra altında 16. olarak girmiştir. Kümede kalma mücadelesinde Antalyaspor ile yarışan takım son hafta Sivasspor ile evinde karşılaşmıştır. Buna karşın Antalyaspor ise Fenerbahçe deplasmanına gitmiştir. Samsunspor'un küme kalmasının tek yolu kendilerinin Sivasspor'u mağlup etmesi ve Antalyaspor'un yenilmesi olmasına karşın, Samsunspor rakibine yenilmiş ve küme düşmüştür. Bu sezon ile birlikte toplam yedinci kez Süper Lig'den düşen takım bu alanda rekor kırmıştır. Maç sonunda ise teknik direktör Mesut Bakkal istifa edeceğini açıklamış ve kulüp yönetimine haber vermeden şehri terk etmiştir. Bu olayın ardından ise kulüp Bakkal'ın sözleşmesini tek taraflı olarak feshederek yeni teknik direktör olarak Tarkan Demirhan'ı görevlendirmiştir.

Maç öncesinde "Diriliş Finali" adında bir yürüyüş düzenlenmiş, yüzbinlerce taraftarlar İstiklal Caddesi'nden itibaren stadyuma meşalelerle yürüyerek şehirde bir ambiyans yaratmışlardır. Stadyumda da "Cesaret Armanda Saklı" adında bir koreografi yapılmış, 80. dakikada yenilen gole kadar takıma destek verilmiştir. Bu dakikadan yani takımın küme düşeceği kesinleştikten sonra ise tribünlerdeki koltuklar kırılarak sahaya atılmaya başlanmış, tribünlerde küçük çaplı yangınlar çıkmıştır. Çıkan olaylarda birçok taraftar yaralanmıştır.

Liglerde normal sezonun sona ermesinin ardından, 10 Nisan 2012 günü Türkiye Futbol Federasyonu yaptığı bir açıklama ile Spor Toto Kupası'nın düzenleneceğini duyurmuştur. Yeni düzenlemeye göre 2011-12 sezonunu ilk sekiz içerisinde bitirerek Süper Final oynamaya hak kazanan takımlar katılamamaktadır. Ligin diğer takımları ise isteğe bağlı olarak katılabilmektedir.

İki grupta çift devreli olarak oynanan kupada kendi isteğiyle yer alan Samsunspor ilk maçını ise 15 Nisan 2012 tarihinde Orduspor ile oynamıştır. Genç oyuncuları kazanma fırsatı olarak görülen kupa maçları boyunca altyapı takımlarında yer alan genç futbolcular oynatılmıştır. A grubunda yer alan Samsunspor yaptığı altı maçta dört mağlubiyet ve iki beraberlik alarak grup sonuncusu olmuştur.

Bu sezon Erreà tarafından üretilen Samsunspor formaları Klasik Çubuklu, Şimşek ve Şehr-i Samsun adları altında üç farklı tasarım ile sunulmuştur. Bu formalardan Şehri- Samsun forması üç farklı renk seçeneğiyle üretilmiştir ve bu formalar ana formalardır.

Erreà tasarım ekibi tarafından tasarlanan formalar, 14 Ağustos 2011 günü Nuri Asan Tesisleri'nde düzenlenen basın toplantısıyla tanıtılmıştır. Kulüp başkanı Kazım Yılmaz ise basın toplantısında konuyla ilgili olarak şunları söylemiştir:

Bu formalardan Şehr-i Samsun formaları takımın giydiği ilk formalardır. Buna göre beyaz Şehr-i Samsun forması iç saha, kırmızı Şehr-i Samsun forması ise deplasman maçlarında giyilmiştir. Siyah Şehr-i Samsun ise üçüncü formadır. Şimşek, ikinci iç saha forması; Klasik Çubuklu ise ikinci deplasman forması olarak tasarlanmıştır.

12 Ağustos 2011 tarihinde sportif direktörlük görevinde bulunan İsa Turan'ın istifası üzerine 26 Ağustos 2011 günü genel koordinatör olarak Adnan Sezgin göreve başlamıştır.

4 Eylül 2011 günü yardımcı antrenörlük görevinde bulunan Tarkan Demirhan genel koordinatör yardımcılığına getirilmiştir.

8 Eylül 2011 tarihinde Kenan Yelek yardımcı antrenörlüğe getirilmiştir.

11 Kasım 2011 tarihinde yardımcı antrenör Serdar Dayat kulüp ile olan sözleşmesini karşılıklı feshederek görevinden ayrılmı