Kirjoita tämän kappaleen jatko - Lontoon kesäolympialaisissa 2012 hän rikkoi jälleen Amerikan ennätyksen ja asetti olympialaisten ennätyksen 56,25 sekunnin ajalla 100 metrin perhosessa
Kvalifiointipelissä. 100 metrin perhosen finaalissa hän voitti kultamitalin ja asetti uuden maailmanennätyksen ajallaan 55,98. Vollmer kilpaili myös 4×200 metrin vapaasti renkaassa. Hän ui toisella puolella 1:56,02:n aikaan, kun USA:n joukkue voitti kultaa 7:42,92:n aikaan. Viimeisessä kilpailussa, 4×100-metrin risteyksessä, Vollmer voitti toisen kultaa Missy Franklinin, Rebecca Sonin ja Allison Schmittin kanssa. Vollmer uiski perhosjalka, jolloin hänen aika oli 55,48, ja USA:n joukkue teki uuden maailmanennätyksen 3:52,05:lla, mikä on parempi kuin Kiinan aikaisempi ennätys 3:52,19, joka oli vuonna 2009.