Courtois paskolos Atlético buvo pratęsta, kad padengtų 2012-13 sezoną. Pirmasis jo žaidimas buvo prieš "Chelsea" 2012 m. UEFA Superkarto varžybose.
Monako finalą, kurią laimėjo "Atlético Madrid" 4: 1. Vėliau sezone Courtois įkūrė naują "Atlético Madrid" rekordą - 820 minučių be įveikto taško "Estadio Vicente Calderon" stadione, kuris baigėsi 1:0 pralaimėjimu "Real Sociedad". "Atlético" pasiekė 2013 m. Karaliaus taurės finalą, o Courtois buvo pavadintas rungtynės žaidėju per pergalę 2:1 prieš "Real", pirmą kartą per 14 metų "Atlético" nugalėjo savo miesto varžovus.