La Jocurile Olimpice de vară din 2012 de la Londra, Thoman a câștigat prima medalie olimpică, argintul, la 100 de metri pe spate.
- Da, domnule. În finală, Thoman s-a clasat pe locul al doilea în spatele colegului american Matt Grevers cu un timp de 52,92. El a câștigat, de asemenea, o medalie de aur înotând piciorul cu spate pentru echipa câștigătoare a SUA în preliminarele ștafetei de 4 × 100 de metri.