2011 m. birželį Villas-Boas paliko "Porto", kad taptų "Chelsea" treneriu. Jis pasiėmė savo techninį personalą į Londoną, išskyrus jo asistento trenerį Vítorą Pereirą, kuris tapo nauju klubo treneriu. Pirmoji jo Europos rungtynė buvo 2011 m. UEFA Superkarto varžybose su "Barcelona".
- Taip. Trečią kartą dalyvaudami Monako varžybose, "Porto" vėl tapo antruoju, pralaimėjus 2-0. 2011-2012 m. UEFA Čempionų lygos grupės etapo jie nepasiekė, nes pritarė pralaimėjimams prieš APOEL ir Zenit Sankt Peterburgą, galutinį grupės nugalėtoją ir antrąja vieta.&lt;ref name="2011/12cl"&gt;&lt;/ref&gt; Perkelti į UEFA Europos lygos 32 rungtynes, varžantysis čempionai buvo išmesti iš "Manchester City" su 6<unk>1 bendrą nuostolių.&lt;ref name="2011/12el"&gt;&lt;/ref&gt; Kaip 2011-2012 m. "Primeira Liga" nugalėtojai, "Porto" užtikrino savo grįžimą į Čempionų lygą kitą sezoną. Po to, kai "Paris Saint-Germain" baigė antrą vietą grupėje, kurioje buvo "Dinamo Zagrebas" ir "Dynamo Kiev", "Porto" kvalifikuota į 16-os rungtynes, kur jie susidūrė su turnyro debutuotojais "Málaga". "Porto" negalėjo pasinaudoti 1-0 pranašumu pirmoje rungtynėse, "Porto" pralaimėjo 2-0 "La Rosaleda" stadione ir buvo pašalinti. Klubas paskutinę rungtynių dieną užsitikrino trečiąjį iš eilės lygos titulą, užsitikrinęs vietą 2013-14 UEFA Čempionų lygos grupės etape. Baigęs trečią vietą savo grupėje, už Madrido "Atlético" ir Sankt Peterburgo "Zenit", "Porto" nukrito į UEFA Europos lygą; jie buvo pašalinti ketvirtfinale galutiniais nugalėtojais "Sevilja".