A devenit primul medaliat al ţării sale la Campionatul Mondial Junior de la Barcelona, pierzându-şi obiectivul de a obţine recordul campionatului, dar câştigând cu o marjă de mai mult de jumătate de secundă în 44,85. Recunoscând progresul său rapid, el a spus: "Până în prezent, numai americanii au terminat în mai puţin de 44 de secunde, iar eu vreau să fiu primul din altă parte". El a fost învins de Kirani James din Grenada în finala de 400 m la Jocurile Olimpice de Vară din 2012. Santos a fost următorul care a terminat după James, cu toate acestea, deoarece a alergat cu 0,01 de la cel mai bun timp personal al său pentru a câștiga o medalie de argint olimpică neașteptată. A fost a treia medalie pentru Republica Dominicană, la doar 45 de minute după ce Felix Sánchez a câștigat al doilea aur olimpic. O echipă formată din Gustavo Cuesta, Felix Sánchez, Joel Mejia și Santos s-a calificat pentru finala de 4 × 400 m
, dar a doua schimbare de baton a fost în afara zonei de schimbare și echipa a fost descalificată.