澳網進入四強後，以7–65、 2–6 、65–7、4–6負於拉斐爾·納達爾，連續兩年四強出局，在法網半決賽4–6、 5–7 、3–6不敵排名世界第一的喬科維奇。在溫布頓創歷史性地八次進入溫網決賽，以4–6、7–5、6–3、6–4逆轉擊敗安迪·穆雷，奪得第七座温网冠軍與第17座大滿貫錦標。2012年倫敦奧運，費達拿夥拍華連卡出戰男雙賽事，但在第二輪落敗而未能衛冕，男單方面則打進決賽，以2–6、1–6、 4–6敗於安迪·梅利而取得銀牌，在美網進入八強後，以61–7、4–6、6–3、3–6四盤負於托馬什·貝爾迪赫，年終，世界巡迴賽總決賽進入決賽後，尋求生涯第一次三連霸，對手為已確定為年終球王的喬科維奇，在兩盤皆先破發又被反破的情形下，最終以7–66、7–5不敵對手，無緣三連霸。費德勒本年度奪得六座ATP單打冠軍，一座大滿貫（溫布頓），三座1000賽（印第安韋爾斯、馬德里以及辛辛那提），兩座500賽冠軍（鹿特丹、杜拜）。