W dniu 2 kwietnia 2012 r. Juventus ogłosił, że Matri przedłużył swoją obecną umowę o kolejne dwa lata do 30 czerwca 2017 r. Podczas drugiego sezonu w klubie wygrał 2011/12 Serie A.
zdobył tytuł mistrzowski pod kierownictwem nowego menedżera Antonio Conte, strzelając dziesięć bramek w Serie A w tym sezonie, kończąc sezon jako wspólny najlepszy strzelec Juventusu w lidze, a także dotarł do finału Pucharu Włoch w 2012 roku z klubem. 25 lutego 2012 r. zdobył gol wyrównawczy w meczu z Milanem na San Siro.