Jonathan Borlée besloot met het oog op de Olympische Spelen van Londen om bij de Europese kampioenschappen van 2012 niet aan de 400, maar aan de 200 m mee te doen. Hij kwam hier in de finale tijdens langzame omstandigheden tot een tijd van 20,99, wat goed was voor een vierde positie. De estafette was succesvol voor de Belgische estafetteploeg. Jente Bouckaert, Antoine Gillet en de gebroeders Borlée eindigden in een leidende tijd op de Europese ranglijst als eerste op de 4 x 400 m.Een week na de EK verbeterde Jonathan Borlée zijn nationale record op de 300 m naar 31,87. Op de Olympische Spelen won hij vervolgens op de 400 m zijn reeks in een tijd van 44,43, een verbetering van het Belgische record van broer Kevin. In de halve finaleronde wist hij zich niet rechtstreeks te plaatsen voor de finale, maar drong hij met zijn tijd van 44,99 als een van de twee snelste verliezers hier toch toe door. In de finale werd hij zesde met een tijd van 44,83. Kevin, Gillet, Jonathan en Bultheel behaalden tijdens de olympische finale van de 4 X 400 m de zesde plaats.