Итоги сезона: 19 Гран При, 18 финишов, 17 подиумов, 11 побед, 15 поул позиций, 392 очка
Первая гонка сезона —Гран При Австралии — прошла в полном доминировании Себастьяна, который за явным преимуществом выиграл сначала квалификацию, а после чего без особых проблем выиграл гонку, опередив своего главного соперника Льюиса Хэмилтона, причём по ходу уик-энда Себ столкнулся с проблемами в работе с KERS (система рекуперация кинетической энергии) и выступал без него. Защита титула продолжалась в Малайзии , где немец без особых проблем снова победил. Впервые победу одержал не Феттель, а его главный соперник Льюис Хэмилтон на Гран При Китая. Всю гонку Феттеля преследовали проблемы, но несмотря на это, преимущество Феттеля в чемпионате после трёх гонок сезона оставалось весьма комфортным — 21 очко.
Гран При Турции начался для действующего чемпиона мира неудачно — он имел мало времени для практики, из-за большого количества аварий в свободных заездах. Несмотря на это, немец завоевал четвёртый поул в сезоне и победил в гонке, увеличив преимущество над Хэмилтоном до 34 очков. На Гран При Испании, Себастьян впервые не победил в квалификации, но снова одержал победу в гонке, опередив Хэмильтона всего на 0,6 секунды, несмотря на то, что имел дело с частично неисправным KERS. В следующие выходные, в Монако, Феттель выиграл квалификации со вторым временем в истории этой великой трассы. Гонка была тяжёлой, но после появления машины безопасности немец смог превратить неудачи в победу, первую на этой трассе в своей карьере.
В Канаде Себастьян взял шестой поул в сезоне, из семи гонок. Феттель смог удержать лидерство с самого старта гонки, и начинал отрываться. Но после дождя в очередной раз выехала машина безопасности (всего за гонку — шесть раз, это рекорд), и каждый раз разрывы сокращались. После последнего рестарта Дженсон Баттон, ехавший на более свежем комплекте покрышек, начал давление на немецкого пилота на последних кругах, и на самом последнем смог его обогнать. Феттель пришёл к финишу вторым. На Гран При Европы Себастьян выиграл квалификацию с лучшим временем в истории трека. Он доминировал в гонке и завоевал первый в сезоне хет-трик.
27 августа впервые на трассе в Спа ( Бельгия ) завоевал поул. На следующий день он впервые победил на трассе в Спа, а по количеству завоёванных очков превзошёл прошлогодний показатель, хотя до конца сезона было ещё 7 Гран-при.
До Гран-при Италии все поул-позиции в том сезоне доставались гонщикам Aston Martin Red Bull Racing, и многие считали, что именно в Италии у соперников появится шанс прервать эту серию, так как характеристики трассы традиционно не слишком подходили машинам Ред Булла.
Несмотря на подобные прогнозы, Феттель показал лучшие результаты во второй пятничной сессии и субботней тренировке. В финале квалификации Себастьян возглавил протокол, однако, по его словам, допустил ошибку на своем быстром круге, после чего в команде приняли решение проехать ещё один. Кроме этого, в команде предполагали, что на втором круге шины сработают лучше. Расчет команды оправдался, на последних секундах Феттель улучшил собственный результат, завоевав 10-ю в сезоне и 25-ю в карьере поул-позицию с преимуществом в полсекунды над Хэмилтоном. Поул-позиция оказалась неожиданной не только для самого гонщика и его команды, но и для соперников. При анализе квалификации было высказано предположение, что Себастьян добился такого результата за счет нестандартного для этой трассы выбора передаточных чисел: гонщик предпочел более короткие передаточные числа, чем соперники
Гран-при Италии было неудачным для немца, его с самого начала обогнал Фернандо Алонсо ( который к тому моменту отыграл 3 позиции ), и в итоге закончил гонку на подиуме.
На Гран-при Сингапура Феттель снова доминировал. Он стартовал с поула и, пролидировав всю гонку, впервые выиграв гонку в Сингапуре.
9 октября 2011 года на гран-при Японии получил второй чемпионский титул в возрасте 24 лет 98 дней, став самым молодым двукратным чемпион мира.
На первом в истории Гран-при Индии Себастьян Феттель, впервые за карьеру, завоевал легендарный для формулы 1 Большой шлем — стартовав с поул-позиции, гонщик лидировал от старта до финиша, проехал лучший круг и одержал победу. До этого на этом гран «Большой шлем» получил только Фернандо Алонсо в 2010 году. Также Феттель стал самым молодым обладателем «Большого шлема» в истории, завоевав его в возрасте 24 лет и 119 дней. До этого самым молодым обладателем был Айртон Сенна ( 25 лет, 34 дня ). Подиум на Гран-при Индии стал для Себастьяна 35-м по счету.
Итоги сезона: 11 побед в 19 гонках (58 %), 15 поулов (рекорд), 18 стартов с первого ряда (рекорд), 739 кругов лидирования (рекорд), 3795,73 км лидирования (рекорд), 17 подиумов (повторил рекорд Шумахера 2002 года), 392 очка (рекорд), 122 очка отрыва от вице-чемпиона (рекорд), 19 гонок в качестве лидера чемпионата (рекорд), 9 дублей (повторил рекорд Мэнселла 1992 года), 18 финишей (повторил рекорды Монтейру, Хайдфельда, Алонсо, Массы и Уэббера).