W sezonie 2011/2012 w 1/8 finału Ligi Europy Llorente trafił do bramki w obu spotkaniach dwumeczu z Manchesterem United, a Athletic awansował z wynikiem 5:3. W ćwierćfinale z FC Schalke 04 Fernando strzelił dwa gole w pierwszym spotkaniu na wyjeździe, dwumecz zakończył się wynikiem 6:4 dla Bilbao, tym samym wyeliminowali finalistę i półfinalistę poprzedniej edycji Ligi mistrzów. W drugim spotkaniu półfinałowym Ligi Europy ze Sportingiem Llorente zdobył w 87 minucie gola dającego Baskom awans do finału z bilansem bramkowym 4:3. W finale Bilbao uległo Atlético Madryt 3:0. W sezonie La Ligi Lloriente strzelił 17 goli, jednak Trofeo Zarra dla najlepszego ligowego strzelca narodowości hiszpańskiej otrzymał Roberto Soldado, który oficjalnie zdobył 17 goli, ale gazeta MARCA zaliczyła mu jeden gol więcejLos Óscars de la Liga. marca.com.
W lipcu 2013 po wygaśnięciu jego kontraktu związał się z Juventusem.
24 sierpnia 2013 zadebiutował w Serie A w meczu Juventus - Sampdoria. Pierwszego gola w Serie A zdobył 22 września 2013 w meczu Juventus - Hellas Verona.