2012. aasta Londoni suveolümpiamängudel võitis Thoman oma esimese olümpiamedaali, hõbedase medali, 100 meetri selgajooksul
- Jah. Finaalis oli Thoman teise kohaga, kelle ajaks oli 52,92 sekundit. Ta võitis ka kuldmedali, ujudes USA võistkonnale 4×100 meetri vaheseisundi eelvalimistel.