Voltooi de volgende zin: In augustus 2012 won Belmonte twee zilveren medailles op de Olympische Zomerspelen 2012 in Londen. De eerste medaille die ze won was een zilveren medaille in de
200 meter vlinder. Het was niet alleen haar eerste olympische medaille, het was de eerste medaille gewonnen door een in Spanje geboren vrouw in zwemmen op een Olympische Spelen, en het was de eerste medaille voor Spanje in een sport op de Olympische Zomerspelen van 2012. Haar tweede medaille was ook een zilveren medaille, dit keer in de 800 meter vrije stijl achter de 15-jarige Katie Ledecky en voor de wereldrecordhouder Rebecca Adlington. Ze werd de eerste Spaanse zwemmer die twee Olympische medailles won.