在2012年夏季奥运会上,孙正义被认为是400米和1500米自由泳的最爱.
作为一个竞争者在200米自由式. 在他的第一项比赛,400米自由泳,他以3:40.14的时间赢得了金牌,打破了伊恩·索普之前的奥运纪录,成为第一位在奥运会上赢得金牌的中国男子游泳运动员. 他的时间也是历史上第三快的,距离世界纪录0.07秒,并创造了新的亚洲纪录. 在一天的康复后,孙在200米自由式比赛中参赛. 他在决赛中获得银牌,与朴泰<unk>的时间为1:44.93,创下了新的国家纪录. 第二天,孙在4 × 200米自由式接力比赛中泳过<unk>腿,帮助中国队获得铜牌,这是中国在男子接力比赛中的第一枚奥运奖牌.