Čtyři roky později se Choi kvalifikovala na dva plavecké disciplíny na Letních olympijských hrách 2012 v Londýně tím, že překonala FINA A-standardní vstupní časy 2:13.00 (200 m individuální medley) a 2:08.81 (200 m motýl) z mistrovství světa FINA v Šanghaji v Číně. V 200 m individuální medley skončila Choi na čtvrtém místě na šestém místě o 0,19 sekundy za Sophie Allenovou z Velké Británie, čímž snížila svůj olympijský čas na 2:14,91. V předběžných turnajích se umístila na dvacátém čtvrtém místě a do semifinále se nedostala. Na rozdíl od svých předchozích olympijských her, Choi zaznamenal desátý nejrychlejší čas 2:08.45 v 200 m motýl
aby si zajistila místo v semifinále na ranních předběžných hrách. Choi se nedostala do finále, protože dokončila semifinále s třetím nejpomalejším časem 2:08.32.