Dopo la storica salvezza in Serie A, il Cesena affrontò la stagione 2011-2012 con l’obiettivo di confermarsi nella massima categoria. In panchina arrivò Marco Giampaolo, mentre la rosa venne rinforzata con l’arrivo dell’esperto attaccante Adrian Mutu, chiamato a diventare il simbolo della squadra. L’inizio di campionato fu però molto complicato, con quattro sconfitte nelle prime quattro giornate e il primo punto conquistato soltanto alla quinta giornata contro il Chievo. Dopo il cambio in panchina e l’arrivo di Daniele Arrigoni, il Cesena ottenne una reazione importante, conquistando le vittorie contro Bologna e Genoa e lasciando momentaneamente l’ultimo posto in classifica. Il girone d’andata si concluse comunque con soli 15 punti, mentre nella seconda parte della stagione la squadra non riuscì a invertire definitivamente la rotta, anche dopo il passaggio in panchina a Mario Beretta. La retrocessione matematica arrivò a fine aprile dopo la sconfitta contro la Juventus, chiudendo un’annata segnata da numerosi cambi tecnici e difficoltà offensive. Il Cesena terminò il campionato all’ultimo posto con 22 punti, frutto di appena quattro vittorie, dieci pareggi e ventiquattro sconfitte, tornando in Serie B dopo due stagioni consecutive nella massima serie. Tra i protagonisti dell’annata spiccarono Adrian Mutu, miglior realizzatore della squadra con 8 reti in campionato, Marco Parolo, confermatosi elemento di qualità del centrocampo, e Francesco Antonioli, ancora punto di riferimento tra i pali. In Coppa Italia il Cesena venne eliminato al terzo turno dal Gubbio.