Skriv en fortsættelse til dette afsnit - Ved Sommer-OL 2012 i London vandt Hardy sin første olympiske medalje, en bronze, i 4×100-meter freestyle med Missy Franklin, Lia Neal og Allison Schmitt, da det amerikanske hold sluttede som tredje bag holdene fra Australien og Holland. Hardy svømmede den anden etape i 53,53 sekunder, og holdet sluttede med en samlet tid på 3:34,24, en amerikansk rekord. Hun vandt også en guldmedalje ved at svømme for det sejrende amerikanske hold i de indledende heat af 4×100-meter medley-stafetten. I sine to individuelle begivenheder blev hun syvende i 50-meter freestyle
og ottende i 100 meter fri.