Completa a seguinte frase: Nos Xogos Olímpicos de Londres de 2012, Schmitt gañou un total de cinco medallas: tres de ouro, unha de prata e unha de bronce. No seu primeiro evento, o relevo de estilo libre de 4×100 metros, Schmitt gañou bronce con Missy Franklin, Jessica Hardy e Lia Neal, co equipo estadounidense terminando terceiro detrás dos equipos de relevo femininos de Australia e Holanda. Nando a perna de ancla, Schmitt tivo un tempo de 53.54 segundos e o equipo terminou cun tempo total de 3:34.24, un récord americano. Schmitt gañou a primeira medalla individual olímpica da súa carreira, unha prata, nos 400 metros estilo libre, e ao facelo, estableceu o récord estadounidense para o evento. O seu tempo de 4:01.77 foi só 0.32 segundos por detrás da gañadora Camille Muffat. No seu segundo e último evento individual, o estilo libre de 200 metros, Schmitt gañou o ouro ao establecer un novo récord olímpico de 1:53.61, que tamén foi un novo récord americano. Na carreira, Schmitt gañou por un marxe de 1,97 segundos sobre Muffat. No
O relevo de estilo libre de 4 × 200 metros, Schmitt gañou o seu segundo ouro despois de pasar á australiana Alicia Coutts e encabezar o campo con unha división de 1: 54.09 como a perna de ancoraxe. Tamén no equipo gañador do relevo de 4×200 metros estaban Missy Franklin, Dana Vollmer e Shannon Vreeland. No seu último evento, o relevo de 4×100 metros, Schmitt gañou o ouro con Missy Franklin, Rebecca Soni e Dana Vollmer. Na etapa de nado libre, Schmitt rexistrou un tempo de 53.25, e o equipo estadounidense estableceu o récord mundial cun tempo de 3:52.05, mellorando o récord chinés de 3:52.19 establecido en 2009.