Muffat nduweni kualifikasi kanggo mlebu telung acara ing Olimpiade Musim Panas 2012 ing London. Dheweke menang medali emas ing 400 m gaya bebas kanthi rekor Olimpiade anyar, uga medali perak ing acara gaya bebas 200 m. Uga, gaya bebas 4 × 200 m
Tim menang medali perunggu ing wektu 7:47.49. [Camille Muffat (1:55.51); Charlotte Bonnet (1:57.78); Ophélie-Cyrielle Étienne (1:58.05); Coralie Balmy (1:56.15)]. Kanthi mangkono dheweke padha karo prestasi Olimpiade Laure Manaudou ing taun 2004 kanthi emas, perak lan perunggu, lan uga dadi wanita Prancis kaping telu sawise Micheline Ostermeyer lan Manaudou sing menang telung medali ing siji Olimpiade musim panas utawa musim salju.