Ki Bo-bae ha partecipato alla sua prima Olimpiade a Londra 2012. Ha iniziato il ranking round a 72 frecce totalizzando 671 punti su un massimo di 720, arrivando in vetta alla classifica per l'individuale con la compagna di squadra Lee Sung-jin e con la taiwanese Tan Ya-ting. Con un punteggio combinato di 1993 punti, Ki, Lee e Choi Hyeon-ju si sono assicurate anche la testa di serie numero uno per la Corea del Sud nella competizione a squadre femminile. Lei e le sue compagne di squadra Lee e Choi hanno ottenuto una vittoria di misura sulla Cina nella finale della gara a squadre femminile, che è stata disputata prima dell'individuale per permettere alla Corea di aggiudicarsi la settima medaglia d'oro olimpica consecutiva nella disciplina. Come terza e ultima arciera nella sequenza di tiro della squadra, Ki è stata responsabile della freccia finale della partita, assicurando la vittoria sulle rivali cinesi per un solo punto.