在2012年夏季奧運會上, 菲利克斯參加了四項賽事: 100 公尺, 200 公尺, 4 × 100 公尺接力,和 4 × 400 公尺接力, 在100 公尺中排名第五, 在其他三項中獲得金牌, 因此成為自1988年夏季奧運會的弗洛倫斯格里菲斯-喬納 (Florence Griffith-Joyner) 以來首位在田徑賽中獲得三枚金牌的美國女子. 在她的第一場決賽,
她以10.89秒的個人成績排名第五. 她在2004年和2008年夏季奧運會兩次輸給牙買加的競爭對手Veronica Campbell-Brown的200公尺決賽, 證明是她成功的第三次嘗試, 她以21.88秒贏得, 超越了包括坎貝爾-布朗, 2012年奧運100公尺金牌得主Shelly-Ann Fraser-Pryce, 2012年奧運100公尺銀牌得主卡梅利塔·傑特和2012年奧運400公尺金牌得主桑亞·理查德斯-羅斯的堆積場. 菲利克斯以驚人的強勁的起跑, 與牙買加運動員在曲線下滑後, 美國同胞卡梅利塔·傑特獲得銅牌.