W roku 2012, po dwóch latach przerwy, Polka zdołała awansować do dwóch turniejów cyklu WTA Tour. W pierwszym z nich, w Bad Gastein, odpadła w pierwszej rundzie, przegrywając z Carlą Suárez Navarro. Podczas igrzysk olimpijskich, w których nie brała udziału, Domachowska wystartowała w turnieju w Baku. W pierwszej rundzie wygrała z Caroline Garcią wynikiem 1:6, 7:5, 6:0. W drugiej przegrała z Mandy Minellą 4:6, 5:7.