Sumarólympíuleikarnir 2012 hófust með því að Cochrane keppti á fyrsta degi keppninnar í 400 metra frjálsum stíli. Þar vann Cochrane keppni sína og komst í úrslitin í síðasta sæti. Hins vegar, eftir að ókvalifisering Park Tae-hwan var felld niður, var Cochrane ýtt út úr úrslitakeppninni og saknaði þess að synda í henni með 1/100th af sekúndu. Næst kom hann inn í 1500 metra hlaup.
Hann komst í þriðja sæti í undankeppninni. Í úrslitakeppninni náði Cochrane að synda yfir Oussama Mellouli fyrir silfurverðlaunin og náði því í persónulegum besta tíma. Með seinni medalíunni á sínum öðrum Ólympíuleikum í röð, samkvæmt fjölmiðlum eins og CBC sem sement Cochrane sem stoð íþróttamaður Kanada til að byggja sundlið sitt í kringum framtíðina þegar hann lýsti því yfir að hann myndi reyna að synda fyrir Kanada á Ólympíuleikunum 2016 í Rio de Janeiro.