2012 m. vasaros olimpinėse žaidynėse Londone ji vėl pasiekė Amerikos rekordą ir nustatė olimpinį rekordą, pasibaigus 56.25 sekundėms 100 metrų pertraukoje
kvalifikacinę varžovę. Per 100 metrų pertraukos finalą ji laimėjo aukso medalį ir užfiksavo naują pasaulio rekordą - 55,98 sekundės. Volmeris taip pat varžėsi 4 × 200 metrų laisvosios stiliaus švaisto varžybose. Antrąją etapą ji baigė 1:56.02, o JAV komanda nugalėjo auksą 7:42.92. Paskutinėje varžybose, 4×100 metrų medley štafete, Vollmer laimėjo dar vieną auksą su Missy Franklin, Rebecca Soni ir Allison Schmitt. Volmeris, plaukdamas su vėžliu, suskirstė laiką 55.48, o JAV komanda užfiksavo naują pasaulio rekordą - 3:52.05, gerinant ankstesnį Kinijos 2009 m. 3:52.19 rekordą.