Wraz z przybyciem Antonio Conte jako nowego trenera Juventusu, Barzagli stał się integralną częścią linii tylnej Juventusu i był jednym z najbardziej konsekwentnych wykonawców klubu, zakończonym odwołaniem do drużyny narodowej. Juventus zakończył sezon 2011/12
Z najlepszą obroną we Włoszech i w Europie, przyjmując tylko 20 bramek w 38 występach. Barzagli strzelił swój pierwszy bramkę dla Juventusu 13 maja 2012 roku, zdobywając karę przeciwko Atalancie w ostatnim meczu sezonowym, w wygranej 3 do 1. Pomógł Juventusowi wygrać niepokonany scudetto 2011<unk>12 i Supercoppa Italiana 2012; Juventus również awansował do finału Coppa Italia w tym sezonie. Jego gwiezdny sezon przyniósł mu miejsce w drużynie roku w Serie A. Pod koniec sezonu przedłużył kontrakt z Juventusem do 2015 roku.