四年之后，2012年伦敦奥运会暨第30届夏季奥林匹克运动会，于2012年7月27日至2012年8月12日在英国首都伦敦举办。
2012年伦敦奥运会共有205个国家及地区参加，总共参赛运动员10568名。
伦敦奥运会总共设有26个大项，300个小项的比赛。
其中，传统奥运项目棒球（奥运会只设男子棒球项目）和垒球（奥运会只设女子垒球项目）不列入2012年伦敦奥运会以及2016年里约热内卢奥运会比赛项目，棒球和垒球自此正式退出奥运会。
由于近几届奥运会的成功举办，导致了2012年奥运会的申办城市竞争异常激烈。
共有伦敦、巴黎、马德里、纽约、莫斯科、哈瓦那、伊斯坦布尔、莱比锡、里约热内卢等9个城市正式申请举办第30届夏季奥林匹克运动会。
而在此期间，还有阿布贾、布达佩斯、开罗、海德拉巴、米兰、圣保罗、斯德哥尔摩、多伦多、华沙等9个城市也考虑过申办2012年奥运会。
2004年1月15日，国际奥委会根据9个申办城市提交的50页报告，决定在包括财政、安全和交通等11个项目中给各城市评分，最终选择伦敦、巴黎、马德里、纽约、莫斯科五个城市入围第二阶段。
2005年初，国际奥委会组成考察团对这5个城市进行了实地考察。随后，国际奥委会委员递交了一份考察报告。
2005年6月6日，120多页的报告正式公开发表，报告将决定进入最后阶段的城市名单。
报告中指出巴黎和伦敦的申办具极高素质，马德里和纽约均获得了正面的评价，但同时指出纽约仍未能确定主场地，莫斯科则被评为欠缺周详的方案。
2005年7月6日，国际奥委会在新加坡召开全体会议，在第一轮投票选举中，各个申办城市就展开了激烈较量。
第一轮投票过后，伦敦得到22票暂列第一；巴黎21票，紧随其后暂列第二；西班牙的马德里20票，也是一票之差暂列第三；纽约得到19票暂列第四；而最后一位的莫斯科也获得了15票。
在以往几届奥运会申办的第一轮投票中，还从未出现过多个城市票数这样接近的情况。
在第一轮排名最后的莫斯科只能遗憾出局。
接下来在剩下的四个城市间展开第二轮投票，这次在第一轮暂列第三位的马德里异军突起获得32票位列本轮的第一名。
伦敦获得27票暂列第二，巴黎以25票两票之差位列第三。
而纽约在本轮竟然比第一轮还少了3票，仅获得了16票，排在最后被淘汰出局。
从第二轮投票中基本能判断出，第一轮原本支持俄罗斯的那15个国家在本轮中大多数把票投给了西班牙的马德里。
接着紧张的第三轮投票开始了，这次马德里得了31票，比上一轮还少了一票。
而巴黎增加到33票，以两票的优势力压马德里位列第二位。
伦敦在第三轮中比第二轮又增加了12票，以39票再次位列第一。
显然在这一轮中，原来支持纽约的那16个国家把票分别投给了伦敦和巴黎。
第三轮结束，西班牙的马德里被淘汰出局。
进入到关键的第四轮投票，现在只剩下伦敦和巴黎两个最具竞争力的候选城市，竞争已进入到白热化阶段。
很快第四轮投票结果出来了，伦敦获得54票，巴黎得到50票，最终伦敦以4票的微弱优势险胜巴黎，成为第30届夏季奥运会的主办城市。
随后国际奥委会主席罗格在感谢了新加坡民众和申办国家及5个候选城市后，向世人大声宣布：第30届夏季奥运会的主办权属于伦敦。
至此，伦敦正式进入2012年奥运会的筹备阶段。
从2008年起，伦敦市便开始将伦敦地下的东伦敦线、北伦敦线加长，新建码头区轻便铁路，引进新的高速电车日本子弹列车，新增飞机航线，特别是新增了伦敦飞波特兰的国际航线，及飞南安普敦的国内航线。
2011年2月22日，耗资9400万英镑、拥有6000个座位的伦敦奥运会自行车馆正式落成，这是伦敦奥林匹克公园第一个完工的新建场馆。
至2011年底，水上项目中心、手球和曲棍球场馆以及奥运村等均顺利建成。
除新建场馆外，伦敦还对既有的13处场馆进行了改扩建。
其中，温布利球场扩建为奥运会足球赛赛场，全英草地网球俱乐部改建后将承办奥运会网球比赛。
而2.5平方公里的伦敦东部将建设为奥林匹克公园。
伦敦奥运会的主会场是斯特拉特福德奥林匹克体育场（伦敦碗），温布利大球场等为次体育场。
2012年，伦敦政府紧急立法改正1994年实施的《星期天商店营业法》，使商家在伦敦奥运会期间的周日可如往常一样开门迎客。
2012年7月，威廉王子和他的妻子凯特·米德尔顿以及他的弟弟亨利王子出任2012年伦敦奥运会的官方大使，三人将充分利用自身的感召力，提升民众对奥林匹克价值观和残奥价值观的认识。
随着2012年伦敦奥运会的临近，火炬传递也提上了日程。
2012年5月10日，圣火在奥运会的发源地雅典正式采集。
2012年5月18日，2012年伦敦奥运会圣火交接仪式在希腊泛雅典体育场举行。
伦敦奥组委主席塞巴斯蒂安·科从希腊奥委会主席卡手中接过奥运会圣火点燃火种。
由中国体操名将李宁和希腊举重奥运冠军迪马斯共同传递，最终两人一起点燃圣火盆。
2012年5月19日，圣火从英格兰最西南端的海角兰兹角开始传递。
伦敦奥组委确定的奥运火炬传递路线全长约8000英里（约12800公里），95%的英国人可以在离家不到10英里（约16公里）的地方目睹火炬传递。
整个火炬传递过程历时70天左右，由8000名火炬手完成，每天大约有115人参与，途经1000多个社区。
2012年6月6日，圣火抵达爱尔兰首都都柏林。
2012年7月27日，圣火抵达伦敦奥运会开幕式主会场“伦敦碗”。