באוגוסט 2012 זכה בלמונטה בשתי מדליות כסף באולימפיאדת הקיץ בלונדון. המדליה הראשונה שהיא זכתה הייתה מדליה כסף ב-200 מטר פרפר
אני לא יודע. לא רק שזה היה המדליה האולימפית הראשונה שלה, זה היה המדליה הראשונה שנרכשה על ידי אישה ספרדית במרחב השחייה במשחקים האולימפיים, וזה היה המדליה הראשונה עבור ספרד בכל ספורט באולימפיאדת הקיץ 2012. המדליה השנייה שלה הייתה גם מדליה כסף, הפעם ב-800 מטר חופשי מאחורי קטי לדקי בת ה-15 ומעל לריצ'קבה אדלנגטון מחזיקה השיא העולמי. היא הפכה לשחיינית הספרדית הראשונה שזכתה בשתי מדליות אולימפיות.