Op de 2011 Skate Canada International behaalde Takahashi een score van 84.66 in het korte programma en 153.21 in het vrije schaatsen om de bronzen medaille te winnen met een gecombineerde score van 237.87. Bij de NHK Trophy in 2011 behaalde hij een nieuwe persoonlijke beste score van 90,43 om de leiding te nemen in het korte programma, met een voorsprong van 10,66 punten op teamgenoot Takahiko Kozuka. Hij won de gouden medaille met een totaal van 259,75 punten en kwalificeerde zich voor de Grand Prix Finale. Hij eindigde tweede in de finale. Op het Japanse kampioenschap
, Takahashi werd de eerste na het korte programma met een score van 96,05 en werd derde in het vrije schaatsen, met een score van 158,38 punten. Met een totaal score van 254,60 won hij zijn vijfde nationale titel, voor Takahiko Kozuka en Yuzuru Hanyu, en werd geselecteerd om deel te nemen aan het Wereldkampioenschap 2012, waar hij de zilveren medaille won. Het Franse publiek geloofde dat hij de gouden medaille had verdiend over Patrick Chan die fouten had gemaakt, waaronder een val op een dubbele Axel, en booed het eindresultaat. Takahashi verklaarde echter dat hij tevreden was met het resultaat, wat hij niet had verwacht na zijn operatie buiten het seizoen. Takahashi eindigde het seizoen op de 2012 World Team Trophy. Hij behaalde nieuwe persoonlijke beste scores in het korte programma, vrije schaatsen, en in het algemeen, en eindigde als eerste in het mannelijke evenement. Zijn korte programma score, 94,00, een nieuw record als de hoogste ooit onder de ISU beoordeling systeem. Het was Takahashi's eerste overwinning op Patrick Chan sinds het WK 2010.