Nel maggio del 2012 si qualifica a titolo individuale per le Olimpiadi di Londra, dove concorre nella prova di cross country maschile; sin dal primo giro Fontana si inserisce nel gruppo di testa insieme al ceco Jaroslav Kulhavý e allo svizzero Nino Schurter, ma a metà del giro finale il ciclista italiano perde il sellino della mountain bike e prosegue la gara senza di esso. Riuscendo a non farsi riprendere dagli avversari, Fontana conclude la competizione al terzo posto, conquistando così la medaglia di bronzo. Fontana è il primo italiano a vincere una medaglia olimpica per la mountain bike in campo maschile (fino ad allora solo Paola Pezzo aveva portato a casa delle medaglie olimpiche in questa specialità).