2012年8月2日，张继科在2012年倫敦奥运会男单比赛中打入决赛，在决赛中以4:1击败王皓取得冠军；同时，他也实现了世锦赛、世界杯、奥运会三项冠军的大满贯，成为在中国男乒历史上继刘国梁和孔令辉之后的第三位大满贯选手，同時也是最快奪得大滿貫的選手。之後他與王皓和马龙攜手出戰男團項目。在半決賽中，卻以3：1負於德國名將波爾，但最終仍擊敗德國隊晉級。決賽中以3:0擊敗南韓，奪得男團金牌。