En 2012, lors des sélections olympiques américaines de Eugene, Bryshon Nellum obtient sa qualification pour les Jeux de Londres en terminant troisième de l'épreuve du , derrière LaShawn Merritt et Tony McQuay. Il établit à cette occasion un nouveau record personnel en 44 s 80, descendant pour la première fois de sa carrière sous les 45 secondes. Lors des Jeux olympiques de 2012, à Londres, il remporte la médaille d'argent du relais 4 × 400 m en compagnie de Joshua Mance, Tony McQuay et Angelo Taylor. L'équipe des États-Unis, qui établit son meilleur temps de la saison en , est devancé par les Bahamas.