I le 2012 Summer Olympics i Lonetona, na manumalo ai Agnel i pine e tolu: e lua auro ma le tasi ario. I lana tauvaga muamua, na faia ai e Agnel se taumafaiga e toe foʻi mai i tua i le 4 × 100 mita freestyle relay e manumalo ai i le auro ma Amaury Leveaux, Fabien Gilot, ma Clément Lefert. Na faatoʻilaloina e Agnel i le 0.55 sekone, ae na mafai ona ia faaitiitia i le 0.30 sekone i le 350 mita. I le 50 mita mulimuli, na muamua atu ai Agnel i le tagata Amerika o Ryan Lochte ma manumalo ai Falani i le taimi e 3:09:93 i le taimi a le Iunaite Setete o le 3:10:38. O Agnel na aau i le taimi saoasaoa o le fanua atoa ma le taimi o le 46.74, na o le pau lea o le tagata e solia le 47 sekone. I le aso na sosoo ai, na manumalo ai Agnel i lana pine auro lona lua i le 200-mita freestyle ma le taimi o le 1:43.14, o le saoasaoa i le talafaasolopito o le aau Farani ma le 1.79 sekone i luma o le manumalo siliva o Sun Yang ma Park Tae-hwan. I le taʻamilosaga faaiʻu, na taʻitaʻia e Agnel mai le amataga e oʻo i le iʻuga, ma faamauina ai se taimi o le 50.64 i le 100 mita muamua ma le 52.50 i le 100 mita mulimuli. O lona taimi e 25.98 i le 50 mita mulimuli, o le taimi sili lea ona vave i le malae. Na manumalo Agnel i lana pine mulimuli, o le siliva, i le 4 × 200 mita freestyle relay i tua o le Iunaite Setete ma Amaury Leveaux, Grégory Mallet, ma Clément Lefert. Na ia maua le taimi saoasaoa vaeluaina o le fanua i le mulimuli ma se taimi o le 1:43.24 o le taula vae. I lana tauvaga mulimuli, o le 100 mita saʻoloto
I le ta'amilosaga mulimuli, na fa'au'u ai Agnel i le tulaga fa i se taimi sili ona lelei o le 47.84, 0.04 sekone o le sekone i tua atu o pine. O le European Swimming Federation na faaigoaina Agnel o le tagata aau a Europa o le tausaga 2012.