Sezon 2011/2012 Hanyū rozpoczął od wygranej w Nebelhorn Trophy 2011. Następnymi zawodami były dla niego zawody z serii Grand Prix – Cup of China 2011, w których zajął 4. miejsce tracąc do podium niespełna 0,22 pkt. Wygrana w kolejnych zawodach – Rostelecom Cup 2011, zagwarantowała mu debiut w finale cyklu Grand Prix, w którym ostatecznie zajął 4. lokatę.
W 2011 roku Hanyū po raz pierwszy wywalczył medal mistrzostw Japonii, zajmując 3. miejsce z łącznym wynikiem 241,91 punktów. Występ ten zagwarantował mu udział w mistrzostwach świata 2012. W swoim debiutanckim występie na tych zawodach Hanyū był 7. po programie krótkim, ponad 12 punktów poniżej pierwszego Patricka Chana. Ostatecznie prawie bezbłędny program dowolny pozwolił mu na zajęcie 3. miejsca z łącznym wynikiem 251,06 punktów.
W kwietniu 2012 roku Hanyū ogłosił, że zmienia swoją dotychczasową trenerkę, Nanami Abe, na mistrza świata z 1987 roku Briana Orsera.