012年7月，石川佳纯参加伦敦奥运。在女单1/4决赛中淘汰新加坡的王越古，以仅仅十八岁之龄进入四强。半决赛负于中国的李晓霞后，铜牌战中再遭新加坡选手冯天薇为队友复仇，只得第4名。不过，在之后的女子团体赛事，日本成功打入决赛，最后获得银牌。。2014年东京团体世乒赛，在主将福原爱伤病缺阵的情况下，石川佳纯毅然肩负起第一单打重任，带领平野早矢香和石垣优香等年轻队员击败荷兰队和香港队等强敌，成功进入决赛。尽管在决赛中遭中国队以3：0横扫，屈居亚军，但其日渐成熟的实力已经得到了证明。同年十月更在林茨世界盃夺得季