2012 m. Vasaros olimpinės žaidynės prasidėjo, kai pirmoje varžybų dieną Cochrane varžėsi 400 metrų laisvo stiliaus lenktynėse. Ten Cochrane laimėjo savo varžybas ir į finalą atsidūrė paskutinėje vietoje. Tačiau po to, kai Park Tae-hwan diskvalifikacija buvo atšaukta, Cochrane buvo išstumta iš finalo ir praleido plaukimą 1/100 sekundės. Vėliau jis įžengė į savo žymiausią renginį
1500 metrų, kur jis kvalifikuojasi per karščius trečioje vietoje. Finale Cochrane sugebėjo pralenkti Oussama Mellouli ir laimėti sidabro medalį. Antruoju iš eilės olimpinių žaidynių medaliu, žiniasklaida, pvz., CBC, patvirtino, kad Cochrane yra Kanados sportininkas, kuris turi padėti sukurti savo plaukimo komandą ateičiai, nes jis paskelbė, kad bandys plaukti Kanados 2016 m. Vasaros olimpinėse žaidynėse Rio de Žaneire.