При подготовке к Олимпийским играм 2012 года Томас принял участие в чемпионате мира на треке, проходившем в австралийском Мельбурне, где вместе с командой вновь выиграл преследование, а личное серебро спортсмен получил за выступление в мэдисоне. На Туре Романдии победил в прологе — эта виктория стала одной из наиболее значимых для жителя Уэльса в шоссейных велогонках. На домашних Олимпийских играх в Лондоне сборная Великобритании подтвердила свой статус олимпийских чемпионов в командной гонке преследования.