Aux Jeux olympiques d'été, Azarenka remporte la première médaille olympique pour son pays en remportant le bronze dans la petite finale face à la russe Maria Kirilenko en deux sets (6-3, 6-4). Un lot de consolation, après sa déconvenue la veille après sa sévère défaite face à la future médaillée d'or Serena Williams (1-6, 2-6). Elle remporte ensuite la médaille d'or avec son partenaire Max Mirnyi en double mixte face à la paire Andy Murray/Laura Robson au super tie-break du troisième set 10-8.