Napíšte pokračovanie pre tento odsek - Na olympiáde v Londýne, Fraser-Pryce vyhrala jej 100 m tepla a semifinále v 11.00 s a 10.85 s. Do finále sa dostala ako druhá najrýchlejšia kvalifikátorka za Carmelitou Jeterovou, ktorá v každom kole pretekala 10,83 s. V finále na 100 metrov bola Fraser-Pryce najrýchlejšia z blokov s Jeterom v úzkom prenasledovaní a nakoniec sa naklonila k cieľovej čiare pre úzke víťazstvo pri obhajovaní svojho titulu. Jej čas 10,75 s bol druhý najrýchlejší v histórii olympijských hier v tom čase, zatiaľ čo samotný závod bol najrýchlejším olympijským finálom na 100 m, ktorý umiestnil šesť žien pod 11 sekúnd. Jeter získal strieborné ocenenie v najlepšom čase sezóny 10,78 s, čo je najrýchlejší čas druhého miesta v histórii olympijských hier, a Campbell-Brown získal bronzové ocenenie v 10,81 s. S jej víťazstvom sa Fraser-Pryce pripojila k Američanom Wyomia Tyus (1964, 1968) a Gail Devers (1992, 1996) ako jediné ženy, ktoré obhajovali olympijský titul na 100 m. O niekoľko dní neskôr v finále na 200 m, Fraser-Pryce znížila svoj osobný rekord na 22,09 s. Nemohla však prekonať Allyson Felixovú z USA, ktorá získala zlato za 21,88 s. Fraser-Pryce neskôr získal druhú striebornú medailu v štafete 4 × 100 m
, ktorý beží vedľa Campbell-Brown, Sherone Simpson a Kerron Stewart. Ich finálny čas 41,41 s bol novým jamajským rekordom, ale výrazne za svetovým rekordom Spojených štátov 40,82 s.