Fàbregas va acabar amb la seva llarga sequera de gols per al seu club quan va marcar els seus primers gols de lliga de la temporada amb un brace contra el Sevilla en una victòria de 3<unk>2 fora de casa. Després va marcar tres gols a l'octubre, arribant a la Lliga, la Lliga de Campions i la Copa del Rei.
- No. Va tornar a marcar el 25 de novembre en una victòria de 4 a 0 contra el Levante. El 13 de gener de 2013, Fàbregas va marcar en una victòria de 3 a 1 contra el Màlaga. Fàbregas va marcar el seu primer hat-trick de la seva carrera contra Mallorca en una victòria de 5 a 0 el 6 d'abril de 2013. Va acabar la seva segona temporada al Barcelona guanyant el primer títol de la seva carrera, amb un rècord de 100 punts. El Barcelona va ser eliminat, però, en les semifinals de la Copa del Rei, davant el rival Real Madrid, i la Lliga de Campions, davant el guanyador Bayern Munic. Fàbregas va acabar la temporada amb 14 gols i 12 assistències en 48 aparicions en totes les competicions.