Na letních olympijských hrách v Londýně v roce 2012 získala Hardyová svou první olympijskou medaili, bronzovou, ve volném stylu na 4×100 metrů s Missy Franklinovou, Lia Nealovou a Allison Schmittovou, když americký tým skončil třetí za týmy z Austrálie a Nizozemska. V druhé etapě plavání měl Hardy rozdělený čas 53,53 sekundy a tým skončil s celkovým časem 3:34,24, což je americký rekord. Zlatou medaili získala také plaváním za vítězný americký tým v předběžných závodech 4×100 metrů. Ve svých dvou individuálních soutěžích skončila sedmá v 50 metrů volným stylem
a osmý ve 100 metrů volným stylem.