Boasson-Hagen vant NM i landeveissykling 2012, hans første NM-gull i fellesstart. Underveis var han støttet av lagkamerat i Team Sky, Lars Petter Nordhaug, og de kom sammen inn til mål etter å ha forlatt resten av norgeseliten. I Tour de France 2012 var Boasson-Hagen eneste norske deltager, hvor han bidro sterkt til at Bradley Wiggins vant sammenlagt foran lagkamerat Chris Froome. I fellesstarten i VM i landeveissykling 2012 i september tok han sølv bak Philippe Gilbert og foran Alejandro Valverde.