В 2012 году Фелипе принял участие в летних Олимпийских играх в Лондоне. Соревнования в категории до 60 кг прошли 28 июля. Бразилец, которому в этот день исполнилось 23 года, без особых проблем дошёл до четвертьфинала, где ему в соперники достался узбекистанский спортсмен Ришод Собиров. Долгое время шла равная борьба, но меньше чем за минуту до конца поединка Собиров провёл бросок на иппон. Поскольку Китадай проиграл в четвертьфинале, то он смог продолжить борьбу в поединках за третье место. В первом утешительном раунде бразилец победил южнокорейца Чой Хван Хьона, а в поединке за третье место Фелипе победил итальянца Элио Верде и стал бронзовым призёром игр.