I 2012 startet Okparaebo utendørssesongen den 2. juni med Florø Friidrettsfestival, der hun satte nye norske rekorder både i 100 meter med 11,16 (+2 m/s) og 200 meter med 23,30 sek. Mens hun dermed forbedret sin egen rekord på 100 meter, i tillegg til at hun slettet rekorden på 200 meter, en nesten 30 år gammel rekord fra Mona Evjen (satt 22. august 1982). Under Sommer-OL 2012 i London ble det ny norsk rekord på 11,14 i innledningsheatet (fjerdeplass), som gjorde at hun gikk videre til semifinalen på tid. I semifinalen satte hun nok en ny norsk rekord på 11,10, men det holdt ikke til plass i finalen. Tiden hennes var den 10. beste tiden i de tre semifinalene, men kun åtte løpere gikk til finalen. Hun var ni hundredeler fra å komme til finalen. I NM i friidrett 2012 vant hun gull på 100 meter for åttende gang på rad.