Tot just un mes després, la final es va repetir en el mateix escenari en ocasió de la final del quadre individual dels Jocs Olímpics de Londres. Federer provenia d'una dura semifinal contra Del Potro amb un 19-17 en el tercer set, i en aquesta ocasió fou derrotat per Murray en la final, aconseguint així la medalla d'argent olímpica. També va participar en el quadre de dobles junt al seu compatriota Wawrinka, però van caure a segona ronda sense poder defensar la medalla d'or que havien aconseguit a Pequín el 2008. Per tal de descansar, va preferir renunciar al torneig de Toronto però va tornar a Cincinnati aconseguint un nou títol en guanyar a Đoković en la final. Al US Open va caure a quarts de final davant Berdych mentre que a Xangai fou superar per Murray a semifinals. Tanmateix, es va assegurar la setmana número 300 com a número 1 del rànquing individual. Entremig va ajudar al seu país a mantenir-se al Grup Mundial de la Copa Davis després de superar als Països Baixos amb dues victòries individuals. En el torneig de casa seva, a Basilea fou finalista superat per Del Potro a contra-pronòstic i va renunciar a participar en el París per preparar el darrer torneig de l'any malgrat ser conscient que enterrava les seves possibilitats d'acabar l'any com a número 1 per sisena vegada. En l'ATP World Tour Finals va superar la fase inicial com a primer de grup després de vèncer a Janko Tipsarević i Ferrer, i perdre contra Del Potro. A semifinals va superar a Murray però en la final va caure contra Đoković. Va acabar la temporada amb un total de sis títols en deu finals disputades (un Grand Slam i tres Màsters), i un registre de 71 victòries i 12 derrotes.