Under Vinter-OL for ungdom 2012 i Innsbruck så tok Lilløy Bruun Norges tredje medalje i et Vinter-OL for ungdom da hun tok en bronsemedalje på 2×500 meter for jenter. Hun hadde vært syk under uttaksløpet, men ble likevel tatt med i den norske troppen på bakgrunn av tidligere resultater. I mai 2012 ble hun tildelt årets Maier-stipend.