年8月2日，张继科在2012年伦敦奥运会男单比赛中打入决赛，在决赛中以4:1击败王皓取得冠军；同时，他也实现了世锦赛、世界杯、奥运会三项冠军的大满贯，成为在中国男乒历史上继刘国梁和孔令辉之后的第三位大满贯选手，同时也是最快夺得大满贯的选手。之后他与王皓和马龙携手出战男团项目。在半决赛中，却以3：1负于德国名将波尔，但最终仍击败德国队晋级。决赛中以3:0击败南韩，夺得男团金牌。2013年5月，张继科于第52届世乒赛男单半决赛中4:0击败对手许昕，最后于决赛中以4:2击败老对手王皓，成功蝉联世乒赛男单冠军。