Op 2 april 2012 kondigde Juventus aan dat Matri twee jaar aan zijn huidige contract had toegevoegd tot 30 juni 2017. Tijdens zijn tweede seizoen met de club won hij de 2011-12 Serie A.
Hij scoorde tien doelpunten in Serie A dat seizoen, eindigde het seizoen als de gezamenlijke topscorer van Juventus in de competitie en bereikte ook de finale van de Coppa Italia 2012 met de club. Hij scoorde met name de gelijkmaker van Juventus tegen titelrivalen Milaan op 25 februari 2012 in een 1<unk>1 buitenspel op het San Siro.