Sommer-OL 2012 var Blakes første OL, og han deltok både på 100, 200 og 4 x 100 meter stafett. Han måtte imidlertid se se slått av Bolt på begge de individuelle distansene. Bolt vant 100 meter med ny olympisk rekord på 9,63, mens Blake tangerte sin personlige rekord på 9,75, mens Justin Gatlin tok bronsen med personlig rekord på 9,79. På 200 meter vant Bolt på 19,32, mot Blakes sesongbestenotering på 19,44. Jamaica tok også bronsen - Warren Weir løp inn til 3.-plass med tiden 19,84. Jamaica vant 4 x 100 meter stafett på ny olympisk rekord og verdensrekord med tiden 36,84, foran USA, som senere ble diskvalifisert fordi Tyson Gay ble tatt for doping.