W sezonie 2012 Czech wygrał pierwszy finał wielkoszlemowego turnieju deblowego, którym był Australian Open. W finale, w parze z Leanderem Paesem pokonali Boba i Mike’a Bryanów wynikiem 7:6(1), 6:2. Kolejny tytuł para zdobyła w Miami zwyciężając w finale z Maksem Mirnym oraz Danielem Nestorem. We wrześniu Paes ze Štěpánkiem awansowali do finału gry podwójnej na US Open ponosząc jednak porażkę w finałowym pojedynku z braćmi Bryanami. W październiku debel wystąpił w finale turnieju w Tokio, gdzie zawodnicy przegrali z Alexanderem Peyą i Bruno Soaresem. W następnym tygodniu para zwyciężyła w rozgrywkach deblowych w Szanghaju, gdzie w finale zawodnicy pokonali Mahesha Bhupathiego i Rohana Bopannę. Štěpánek w sezonie 2012 wystąpił również na igrzyskach olimpijckich w Londynie. Wziął udział we wszystkich konkurencjach najdalej dochodząc do II rundy zawodów gry podwójnej.