Lors des séries des Jeux paralympiques de 2012, il bat le record du monde du en et se qualifie pour la finale en catégorie T44 (amputés des membres inférieurs). Arrivé second en finale du T44, il accuse le vainqueur, Alan Oliveira, d'avoir eu des prothèses plus longues qu'autorisé, puis reconnaît que l'argument est « inapproprié ». Il perd son titre sur le T44 remporté par le Britannique Jonnie Peacock ; le Sud-Africain félicite son jeune adversaire, auquel il « passe le relais ». Pistorius défend avec succès son titre sur le T44, sa dernière épreuve des Jeux, établissant un nouveau record paralympique en . Son palmarès se complète d'une médaille d'or au relais 4 × .