Ljúktu eftirfarandi setningu: Á Ólympíuleikunum í London árið 2012 sló hún aftur bandaríska metið sitt og setti ólympíumet með tímanum 56,25 sekúndur í 100 metra fluguræfingu. Í 100 metra fiðlu í fiðlu vann hún gullverðlaun og setti nýtt heimsmet með tímanum 55.98. Vollmer keppti einnig í
4x200 metra frjáls ræs. Hún synti í seinni hluta með tíma 1:56.02, en bandaríska liðið vann gull með tíma 7:42.92. Í lokakeppninni, 4×100 metra samkeppni, vann Vollmer annað gull með Missy Franklin, Rebecca Soni og Allison Schmitt. Vollmer skoraði skammtíma 55,48 þegar bandaríska liðið setti nýtt heimsmeti með tíma 3:52.05 og bætti fyrri metið 3:52.19 sem Kína setti árið 2009.