踏入奥运年，张楠与赵芸蕾的成绩并不如去年般理想，除了能在马来西亚超级赛及亚锦赛摘冠外，其余赛事都未能打进四强；其中，更在韩国首要超级赛和全英首要超级赛中，接连被英国组合爱德考克/班克尔淘汰。2012年7月，张楠与赵芸蕾代表中国出战英国伦敦举行的奥林匹克运动会羽毛球比赛混合双打项目，被列为头号种子选手。在小组赛阶段，他们轻松击败德国、俄罗斯和英国的组合，以小组头名顺利晋级淘汰赛；并在八强赛和准决赛先后以2比0和2比1击败丹麦的托马斯·雷伯恩/卡米拉·吕特·尤尔和约金·费舍尔·尼尔森/克里斯汀娜·彼德森，与