Nel 2012, sempre con il quartetto britannico dell'inseguimento a squadre (oltre a Kennaugh, anche Steven Burke, Ed Clancy e Geraint Thomas), conquista prima il titolo mondiale a Melbourne e poi il titolo olimpico ai Giochi di Londra. In entrambe le occasioni la squadra stabilisce un nuovo record del mondo sulla distanza dei 4 chilometri: 3'53"295 a Melbourne, 3'52"499, poi ritoccato in finale a 3'51"659, a Londra.