В 2012 году Анастасия Прокопенко выступила на летних Олимпийских играх в Лондоне. На групповом этапе спортсменка, занимавшая 39-ю строчку в мировом рейтинга, получила в соперницы датчанку Тине Баун и польскую бадминтонистку Камиллу Аугустин. В первом поединке Анастасия со счётом 2:0 победила Аугустин и для продолжения борьбы за медали ей необходимо было побеждать датчанку, которая на момент начала Игр входила в десятку сильнейших бадминтонисток мира. Первая партия решающего матча осталась за Прокопенко (21:19), но уступив в двух последующих сетах (15:21, 16:21), Анастасия заняла в своей группе 2-е место и выбыла из турнира. Свои последние матчи на международной арене Прокопенко провела в ноябре 2012 года.