密集的比赛后，未能成功达到奥运A标时间，然而最终，她依然凭着较佳的奥运B标时间，夺得伦敦奥运的女子200米自由泳参赛资格。2012年7月，施幸余代表香港参加伦敦奥运，时隔8年后再次踏足奥运舞台。她在女子200米自由泳比赛初赛被编入与赛事大热门费代丽卡·佩莱格里尼同组，虽然起步反应相当快，首50米更一度领前，但其后因乏力被其他对手赶过，最终以1分59秒92的成绩完成，未能打入前16名，还差0.35秒才能打破由自己所保持的香港纪录。她在赛后表示︰「未能打破自己香港纪录的确有点可惜，不过今日的发挥已经相当不错