Na Letnich Igrzyskach Olimpijskich 2012 w Londynie, Hardy zdobyła swój pierwszy olimpijski medal, brązowy, w biegu swobodnym 4×100 metrów z Missy Franklin, Lia Neal i Allison Schmitt, kiedy zespół USA zajął trzecie miejsce za drużynami z Australii i Holandii. Pływając w drugiej części, Hardy miał podział 53,53 sekundy i zespół zakończył z czasem 3:34,24, amerykański rekord. Zdobyła również złoty medal, pływając dla zwycięskiej drużyny amerykańskiej w wstępnych etapach sztafy 4×100 metrów. W swoich dwóch indywidualnych zawodach zajęła siódme miejsce w biegu swobodnym na 50 metrów.
i ósmy na 100 metrów stylem wolnym.