Sa 2012 Summer Olympics, si Felix nakigkompetensya sa upat ka mga kalihokan: 100 metros, 200 metros, 4 × 100 metros relay, ug 4 × 400 metros relay, pagbutang sa ikalima sa 100 metros ug pagdaog sa bulawan sa uban pang tulo, sa ingon nahimong unang Amerikanong babaye nga nakadaog sa tulo ka bulawan sa atletiko sa usa ka Olympics sukad ni Florence Griffith-Joyner sa 1988 Summer Olympics. Sa iyang unang finals, ang 100 metros nga finals
, siya gibutang ikalima uban sa usa ka personal nga labing maayo nga sa 10.89 segundo. Ang 200 metros nga katapusan, usa ka lumba nga siya nawad-an sa duha ka beses sa 2004 ug 2008 Summer Olympics sa Jamaica rival, Veronica Campbell-Brown, napamatud-an nga iyang malampuson ikatulo nga pagsulay ingon nga siya midaog sa 21.88 segundo, outracing sa usa ka stacked nga kapatagan nga naglakip Campbell-Brown, 2012 Olympic 100 metros bulawan nga medalista Shelly-Ann Fraser-Pryce, 2012 Olympic 100 metros plata medalista Carmelita Jeter, ug 2012 Olympic 400 metros bulawan nga medalista Sanya Richards-Ross. Si Felix migawas sa mga bloke uban ang usa ka katingad-an nga lig-on nga pagsugod ug parehas sa mga atleta sa Jamaica nga migawas sa kurba sa wala pa mibiya sa katapusan nga 50 ka metro aron makuha ang iyang dugay nang gipaabot nga indibidwal nga bulawan nga medalya sa Olimpiko. Si Shelly-Ann Fraser-Pryce midaog ug plata ug ang Amerikanong kaubang si Carmelita Jeter midaog sa bronse nga medalya.