Írj folytatást erre a bekezdésre - A 2012-es nyári olimpiai játékokon Felix négy versenyen vett részt: 100 méter, 200 méter, 4 × 100 méterrel
, és 4 × 400 méterrel, ötödik helyen a 100 méter és aranyat nyert a másik három, így lett az első amerikai nő, hogy megnyerje három aranyat atlétika egy olimpián, mivel Florence Griffith-Joyner az 1988-as nyári olimpián. Első döntőjében, a 100 méteres döntőben ötödik lett a személyes legjobb 10,89 másodperccel. A 200 méteres döntőben, amelyet kétszer veszített el a 2004-es és 2008-as nyári olimpiai játékokon a jamaikai Veronica Campbell-Brown ellen, sikeres harmadik próbálkozásának bizonyult, mivel 21,88 másodperc alatt nyert, felülmúlva a Campbell-Brown, a 2012-es olimpiai 100 méteres aranyérmes Shelly-Ann Fraser-Pryce, a 2012-es olimpiai 100 méteres ezüstérmes Carmelita Jeter és a 2012-es olimpiai 400 méteres aranyérmes Sanya Richards-Ross. Felix meglepően erőteljesen indult a blokkokból, és egy szinten állt a jamaikai sportolókkal, mielőtt az utolsó 50 méterben elhúzódott, hogy megszerezze a régóta várt egyéni olimpiai aranyérmet. Shelly-Ann Fraser-Pryce ezüst, Carmelita Jeter bronz érmet nyert.