Ljúktu eftirfarandi setningu: Á Ólympíuleikunum í London 2012 vann Schmitt alls fimm verðlaun: þrjú gull, eitt silfur og eitt brons. Í fyrsta mótinu, 4×100 metra frjálslið, vann Schmitt brons með Missy Franklin, Jessica Hardy og Lia Neal, en bandaríska liðið endaði í þriðja sæti á eftir kvennaliðunum frá Ástralíu og Hollandi. Schmitt var með 53.54 sekúndur og liðið endaði með 3:34.24, sem er bandarískt met. Schmitt vann fyrsta einstaklingsverðlaun sín á Ólympíuleikunum, silfurverðlaun, í 400 metra frjálsum hlaupi, og með því setti hún bandarískt met í greininni. Tími hennar 4:01.77 var aðeins 0,32 sekúndur á eftir sigurvegaranum Camille Muffat. Í öðru og síðasta einstaklingskeppni hennar, 200 metra frjálsa, vann Schmitt gull á meðan hún setti nýtt Ólympíumennsku met í 1:53.61, sem var einnig nýtt bandarískt met. Í keppninni vann Schmitt með 1,97 sekúndna mun á Muffat. Í
4 × 200 metra frjáls stýri, Schmitt vann annað gull sitt eftir að hafa komist framhjá Ástralíu Alicia Coutts og toppur á vellinum með skiptingu á 1: 54.09 sem ankr leg. Einnig voru Missy Franklin, Dana Vollmer og Shannon Vreeland í sigurliði 4×200 metra stafans. Í lokakeppninni, 4×100 metra samkeppni, vann Schmitt gull með Missy Franklin, Rebecca Soni og Dana Vollmer. Schmitt skoraði tíma 53.25 í frjálsum stíli og bandaríska liðið setti heimsmet með tíma 3:52.05 og bætti þá met Kínverja sem var 3:52.19 árið 2009.