En el año 2012, logró nuevas marcas mundiales tanto en pista cubierta como a cielo abierto. En el campeonato mundial en pista cubierta de Estambul se llevó el primer puesto con una nueva plusmarca mundial al totalizar 6645 puntos en el heptatlón;y en las pruebas clasificatorias para los Juegos Olímpicos de Londres, que se desarrollaron en su estado natal de Oregón y bajo un clima lluvioso, superó la marca mundial del decatlón que había estado en poder de Roman Šebrle desde el 2001. Eaton necesitaba un tiempo de 4:16,37 en la última prueba de los 1500 m para batir dicho récord, y acabó con un registro de 4:14,48 para acumular 9039 puntos. Ya en el día anterior, había impuesto las plusmarcas para el decatlón en los 100 m (10,21 s) y en el salto de longitud (8,23 m).