Met de komst van Antonio Conte als nieuwe Juventus-trainer werd Barzagli een integraal onderdeel van de Juventus-backline en was een van de meest consistente spelers van de club, met als hoogtepunt een terugroeping naar het nationale team. Juventus eindigde het seizoen 2011-12
Met de beste verdediging in Italië en Europa, maar 20 doelpunten toegestaan in 38 wedstrijden. Barzagli scoorde zijn eerste doelpunt voor Juventus op 13 mei 2012, met een strafschop tegen Atalanta in de laatste competitiewedstrijd van het seizoen, in een 3-1 thuisoverwinning. Hij hielp Juventus de 2011<unk>12 scudetto ongeslagen te winnen, en de 2012 Supercoppa Italiana; Juventus maakte ook de finale van de Coppa Italia dat seizoen. Zijn sterrenseizoen leverde hem een plaats op in het Serie A-team van het jaar. Aan het einde van het seizoen verlengde hij zijn contract met Juventus tot 2015.