En el Skate Canada International 2011, Takahashi obtuvo un puntaje de 84.66 en el programa corto y 153.21 en el patinaje libre para ganar la medalla de bronce con un puntaje combinado de 237.87. En el NHK Trophy de 2011, obtuvo un nuevo mejor puntaje personal de 90.43 para tomar la delantera en el programa corto, con una ventaja de 10.66 puntos sobre su compañero de equipo Takahiko Kozuka. Ganó la medalla de oro con un total combinado de 259.75 puntos y se clasificó para la Final del Gran Premio. Terminó segundo en la Final. En el campeonato japonés
Takahashi fue el primero después del programa corto con una puntuación de 96.05 y se colocó tercero en patinaje libre, anotando 158.38 puntos. Con una puntuación total de 254.60, ganó su quinto título nacional, terminando por delante de Takahiko Kozuka y Yuzuru Hanyu, y fue seleccionado para competir en el Campeonato Mundial de 2012, donde ganó la medalla de plata. La multitud francesa creía que se había merecido la medalla de oro sobre Patrick Chan, quien cometió errores, incluida una caída en un doble Axel, y abucheó el resultado final. Takahashi, sin embargo, declaró que estaba satisfecho con el resultado, que no esperaba después de su cirugía fuera de temporada. Takahashi terminó la temporada en el Trofeo Mundial por Equipos 2012. Estableció nuevos récords personales en el programa corto, patinaje libre y en general, y terminó primero en el evento masculino. Su puntuación de programa corto, 94.00, estableció un nuevo récord como el más alto en el sistema de evaluación de la ISU. Fue la primera victoria de Takahashi sobre Patrick Chan desde el Campeonato Mundial de 2010.