在2012年伦敦夏季奥运会上,她再次打破了美国纪录,并在100米<unk>蝶预选赛中以56.25秒的时间创造了奥运纪录. 在100米<unk>蝶决赛中,她赢得了金牌,并以55.98的时间创造了新的世界纪录. 沃尔默还参加了4×200米自由式接力赛
没有. 她以1:56.02的时间游过了第二段比赛,美国队以7:42.92的时间赢得了金牌. 在她的最后一项比赛,4×100米混合力力接力赛中,沃尔默与米西·富兰克林,丽贝卡·索尼和艾莉森·施密特一起赢得了另一枚金牌. 沃尔默以55分48秒的分时记录了<unk>蝶腿游泳,美国队以3分52.05秒的时间创造了新的世界纪录,改进了2009年中国队创下的3分52.19秒的记录.