Skriv en fortsættelse til dette afsnit - I 2012 vandt han den olympiske guldmedalje i mænds 3 meter springbræt
Han besejrede de kinesiske dykkere Qin Kai og He Chong. Han vandt også sølvmedaljen i mændenes synkroniserede 3 meter springbræt sammen med Evgeny Kuznetsov og konkurrerede i mændenes synkroniserede 10 meter platform sammen med Victor Minibaev. Zakharov blev tildelt FINA mandlige dykker af året i 2012.