Sjöström voitti Debrecenin pitkän radan EM-kilpailuissa 2012 kultaa 100 metrin vapaauinnissa ajalla 53,61 ja 50 metrin perhosuinnissa ajalla 25,64 sekä sai hopeaa 4 × 100 metrin vapaauintiviestissä. Lontoon olympialaisissa hän sijoittui 100 metrin perhosuinnissa neljänneksi sekä karsiutui 50, 100 ja 200 metrin vapaauinnin välierissä. 4 × 100 metrin vapaauintiviestissä Ruotsi hylättiin loppukilpailussa.