Sandra Perković kwam in 2012 evenwel sterker terug dan ooit. Eerst verlengde zij bij de EK in Helsinki haar titel bij het discuswerpen. Vervolgens behaalde zij op de Olympische Spelen in Londen de grootste triomf van haar atletiekcarrière door met een worp van 69,11 het olympische goud te veroveren. Haar olympische prestatie betekende tevens niet alleen een persoonlijk, maar ook een nationaal record.