Az új Juventus-edző, Antonio Conte érkezésével Barzagli a Juventus hátsó csapatának szerves részévé vált, és a klub egyik leginkább következetes előadója volt, ami a nemzeti csapat visszahívásával zárult. A Juventus a 2011/12-es szezont Olaszország és Európa legjobb védekezésével fejezte be, 38 meccsen csak 20 gólt engedett be. Barzagli 2012. május 13-án szerzett első gólját a Juventusnál, amikor büntetőütést kapott az Atalanta ellen a szezon utolsó bajnoki mérkőzésében, 3-1 hazai győzelemben. Segített a Juventusnak megnyerni a 2011-12 scudettót veretlenül, és a 2012-es
A Supercoppa Italiana; a Juventus szintén a Coppa Italia döntőjébe jutott abban a szezonban. A csillagos szezonja miatt bekerült az Év Serie A csapatába. A szezon végén megújította a szerződését a Juventusszal 2015-ig.