Mellouli vann tvö verðlaun: eitt gull í 10 km maraþonhlaupi og eitt brons í 1500 m frjálsum hlaupi.
) á Ólympíuleikunum 2012 í London, Bretlandi. Hann varð fyrsti einstaklingurinn til að vinna verðlaun í bæði sundlaug og opnum vatni í sömu Ólympíuleikunum.