Ljúktu eftirfarandi setningu: 100 m úrslitaleikur Ólympíuleikanna 2012 var hraðasti ólympíuleikur sem nokkurn tíma hefur verið: sjö menn undir tíu sekúndum. Bolt vann á 9.63 sekúndum og var fylgt eftir af Yohan Blake. 9,80 í hlaupi Gay þýddi að hann missti af bronsverðlauninu með hundraðsti af sekúndu fyrir landsmanninn Justin Gatlin. Gay var augljóslega pirraður yfir því að hann náði ekki að komast á Ólympíustigsstöðina og grét á viðtalinu eftir keppnina og sagði: "Mér fannst eins og ég hafi hlaupið með sviðinu og ég komst bara stutt". Það
Í úrslitakeppninni fékk Gay sinn fyrsta Ólympíumedail og bandarískan mettíma í 37.04 sekúndur ásamt Trell Kimmons, Gatlin og Ryan Bailey. Þrátt fyrir að hafa jafnað fyrri heimsmet, unnu Bandaríkjamenn silfurverðlaunin á bak við Jamaíka, en liðið bætti það met um tvo tíunda hluta sekúndu. Hann var þó síðar sviptur medalíunni eftir að hafa fallið á lyfjaprófi árið 2013; þetta kostaði einnig restina af stafettadeildinni medalíurnar. Í síðustu tveimur 100 m hlaupum Diamond League hljóp hann 9,83 sem næstkomandi á Athletissima fundinum, þar sem Yohan Blake jafnaði persónulega besta tíma Gay, og rangur byrjaði á Weltklasse 100 m úrslitum.