Voltooi die volgende sin: By die 2012-somer Olimpiese Spele in Londen het sy weer haar Amerikaanse rekord gebreek en 'n Olimpiese rekord opgestel met 'n tyd van 56,25 sekondes in haar 100-meter vlinderkwalifikasie. In die 100-meter vlinderfinaal het sy die goue medalje gewen en 'n nuwe wêreldrekord opgestel met haar tyd van 55.98. Vollmer het ook in die
4×200-meter vryslagrelais. Sy het die tweede been geswem met 'n tyd van 1:56.02, terwyl die Amerikaanse span goud gewen het met 'n tyd van 7:42.92. In haar finale wedstryd, die 4×100-meter medley-staf, het Vollmer nog 'n goud saam met Missy Franklin, Rebecca Soni en Allison Schmitt gewen. Vollmer het die vlinderbeen geswem en 'n tyd van 55.48 aangeteken, terwyl die Amerikaanse span 'n nuwe wêreldrekord opgestel het met 'n tyd van 3:52.05, wat die vorige rekord van 3:52.19 wat deur China in 2009 opgestel is, verbeter het.