Rampungna ukara iki: Ing Olimpiade Musim Panas 2012 ing London, Agnel menang total telung medali: loro emas lan siji perak. Ing acara kapisan, Agnel nglajengake upaya sing ora bisa ditindakake ing relay gaya bebas 4 × 100 meter kanggo menang emas karo Amaury Leveaux, Fabien Gilot, lan Clément Lefert. Nyilem kanthi defisit 0,55 detik, Agnel bisa nyuda defisit 0,30 detik ing tandha 350 meter. Ing 50 meter pungkasan, Agnel narik ahead saka Amerika Ryan Lochte lan Prancis menang kanthi wektu 3:09:93 kanggo wektu Amerika Serikat 3:10:38. Agnel nglangi wektu paling cepet ing kabeh lapangan kanthi wektu 46.74, siji-sijine individu sing ngilangi 47 detik. Ing dina sabanjure, Agnel menang medali emas kaping pindho ing gaya bebas 200 meter kanthi wektu 1:43.14, paling cepet ing sejarah renang Prancis lan 1.79 detik luwih dhisik tinimbang pemenang medali perak Sun Yang lan Park Tae-hwan. Ing final, Agnel mimpin saka wiwitan nganti rampung, ngrekam wektu 50.64 ing 100 meter pisanan lan 52.50 ing 100 meter pungkasan. Wektu 25.98 kanggo 50 meter pungkasan iku paling cepet ing lapangan. Agnel menangaké medali pungkasan, perak, ing 4 × 200 meter gaya bebas relay ing mburi Amerika Serikat karo Amaury Leveaux, Grégory Mallet, lan Clément Lefert. Dheweke duwe wektu pamisah paling cepet ing lapangan ing final kanthi wektu 1:43.24 minangka sikil jangkar. Ing acara pungkasan,
100 meter gaya bebas, Agnel ngrampungake nomer papat ing wektu paling apik pribadi 47.84, 0.04 s detik ing njaba medali. Federasi Renang Eropa milih Agnel dadi perenang pria Eropa taun 2012.