2012 m. Londono vasaros olimpinėse žaidynėse Sjöström varžėsi keturiose individualiose varžybose, pasiekusi 50 m laisvo stiliaus, 100 m laisvo stiliaus ir 200 m laisvo stiliaus pusfinalų, o 100 m drugelių finale - ketvirtą vietą.
57,17 sekundės. Sjöströmo pasaulio rekordą šioje lenktynėje sulaužė Dana Vollmer iš Jungtinių Valstijų. Tačiau 2015 m. Sjöströmas atgavo pasaulio rekordą, du kartus jį patobulindamas Pasaulio čempionate Kazane.