Escriba unha continuación para este parágrafo - Thomas focouse no ciclismo de pista para a tempada 2012, competindo nos Xogos Olímpicos de Verán en Londres. Como tal, o Giro de Italia foi a súa prioridade na carreira de estrada, antes de centrarse na pista. En marzo, Thomas montou París-Niza, onde axudou a Bradley Wiggins a obter a vitoria xeral. O 4 de abril Thomas foi membro do equipo de persecución británico que gañou o ouro no Campionato Mundial de Ciclismo de Pista da UCI.
en Melbourne, cun novo récord mundial de 3:53.295 segundos. Tamén se uniu a Ben Swift para gañar a medalla de prata no Madison. Thomas volveu á estrada, gañando o prólogo do Tour de Romandie.