בשנת 2011 חזר ארווין להתאמן בשחייה וכעבור 12 שנים מאז זכייתו במדליית הזהב האולימפית הבטיח את השתתפותו באולימפיאדת לונדון (2012), לאחר שסיים שני במבחנים האמריקאים שנערכו באומהה, נברסקה ביולי 2012 במשחה ל-50 מטר חופשי בתוצאה של 21.60 שניות, מאית השנייה איטי מקאלן ג'ונס (21.59 שניות). במשחקים עצמם הוא סיים במקום חמישי במשחה ל-50 מטר חופשי בתוצאה של 21.78 שניות, בשלב חצי הגמר קבע תוצאה של 21.62 שניות ועלה מהמקום השלישי. באליפות העולם בשחייה (בריכת 25 מטר) שנערכה באיסטנבול שבטורקיה בדצמבר אותה שנה הוא זכה ב-3 מדליות, 2 זהב ו-1 ארד. מדליות זהב במשחי שליחים 4x100 מטר חופשי ו-4x100 מטר מעורב, לאחר ששחה בשלב המוקמות ומדליית ארד במשחה ל-50 מטר חופשי בתוצאה של 20.99 שניות, אחרי ולדימיר מורוזוב מרוסיה (20.55 שניות) ופלורן מנודו מצרפת (20.88 שניות).