Comme Steffi Graf et Andre Agassi avant elle, l’Américaine Serena Williams réalise un Grand Chelem en or en battant sans discussion, 6-0, 6-1, la Russe Maria Sharapova en finale du simple dames sur le gazon de Wimbledon. Après s’être imposée dans chacun des quatre tournois du Grand Chelem, la soeur cadette de Venus remporte l’or olympique en tennis (individuel). La Bélarussienne Victoria Azarenka gagne le match pour le bronze 6-3, 6-4 face à la Russe Maria Kirilenko. En double messieurs, les jumeaux américains Bob et Mike Bryan, N°1 mondiaux depuis 10 ans, s’imposent 6-4, 7-6 devant la paire française Michael Llodra et Jo-Wilfried Tsonga et gagnent leur premier titre olympique. Un autre duo français, Richard Gasquet et Julien Benetteau, prend la médaille de bronze aux dépens des espagnols David Ferrer et Felciano Lopez, 7-6, 6-2.
La fête est totale pour l’athlétisme britannique dans le stade olympique, avec par ordre d’apparition : Greg Rutherford, médaille d’or du saut en longueur avec un bond à 8,31 m à son 4e essai, devant l’Australien Mitchell Watt (8,16 m) et l’Américain Will Claye (8,12 m); Jessica Ennis, flamboyante championne olympique de l’heptathlon avec notamment des performances de haut vol sur 100 m, 200 m et 800 m et un record national de 6 955 points qui lui permettent de devancer l’Allemande Lilli Schwartzkopf (6 649 pts) et la Russe Tatyana Chernova (6 828 pts); et enfin Mohamed Farah, qui fait la différence dans le dernier tour du 10 000 m messieurs pour battre l’Américain Galen Rupp et l’Éthiopien Tariku Bekele. Autre grand moment de la soirée, la finale du 100 m féminin voit la Jamaïcaine Shelly-Ann Fraser-Price parvenir à conserver son titre en 10 s 75 devant l’Américaine Carmelita Jeter (10 s 78) et sa compatriote Veronica Campbell-Brown (10 s 81). La Croate Sandra Perkovic remporte le lancer du disque avec un jet à 69,11 m. La Russe Darya Pishchalnikova (67,56 m) et la Chinoise Li Yanfeng (67,22 m) prennent l’argent et le bronze.
Le Chinois Chen Ding avait ouvert la journée en remportant le 20 km marche avec un record olympique en 1 h 18 min 46 s, suivi par le Guatémaltèque Erick Barrondo et un autre marcheur chinois, Wang Zhen.
Le compte est bon pour Michael Phelps ! Pour la dernière course de sa carrière, la star américaine nage les deux longueurs de papillon du relais 4 x 100 m 4 nages. Avec Matt Grevers (dos), Brendan Hansen (brasse) et Nathan Adrian (nage libre), les États-Unis s’imposent en 3 min 29 s 35 devant le Japon et l’Australie. Phelps porte ses records à 18 titres olympiques et 22 médailles en tout. Missy Franklin, Rebecca Soni, Dana Vollmer et Allison Schmitt suivent l'exemple de leurs coéquipiers en remportant la course féminine, avec à la clé un record du monde en 3 min 52 s 05. L’Australie et le Japon sont également sur le podium, dans un ordre différent. La Néerlandaise Ranomi Kromowidjojo réalise le doublé 100 m – 50 m nage libre grâce à sa victoire en 24 s 05, record olympique. La Bélarussienne Aliaksandra Herasimenia (24 s 28) et la Néerlandaise Marleen Veldhuis (24 s 39) montent elles aussi sur le podium.
Enfin, le Chinois Sun Yang met une claque à son record du monde du 1 500 m en l'améliorant de près de 4 secondes (14 min 31 s 02) et relègue à plus de 8 secondes le Canadien Ryan Cochrane (14 min 39 s 63) et le tenant du titre tunisien Oussama Mellouli (14 min 40 s 31), prêt à aller défendre ses chances dans le 10km marathon.
La Grande Bretagne achève les épreuves d’aviron sur le bassin d’Eton Dorney avec deux nouveaux titres (Sophie Hosking et Katherine Copeland en deux de couple poids légers dames, et Alex Gregory, Tom James, Pete Reed, Andrew Triggs Hodge en quatre sans barreur messieurs) et termine meilleure nation de la semaine de compétitions avec quatre médailles d’or, deux d'argent, trois de bronze, surpassant son total de huit médailles remportées... à Londres en 1908. La victoire en deux de couple poids légers messieurs revient aux Danois Rasmus Quist Hansen et Mads Rasmussen sur la ligne d’arrivée, 6/100e de seconde devant les Britanniques Zac Purchase et Mark Hunter, tandis que la Tchèque Miroslava Knapkova triomphe dans l’épreuve féminine de skiff devant la Danoise Fie Udby Erichsen et l’Australienne Kim Crow.
Danielle King Laura Trott et Joanna Roswell font à nouveau résonner le «God Save The Queen» dans le vélodrome olympique à l’issue de la poursuite féminine par équipes où elles améliorent le record du monde en qualifications (3 min 15 s 669), lors du tour éliminatoire (3 min 14 s 682) et en finale (3 min 14 s 051) pour battre le trio américain de plus de 5 secondes. Les Canadiennes dominent les Néo-Zélandaises pour la troisième place.
C’est l’arrivée la plus serrée et la plus excitante de l’histoire du triathlon olympique : au terme des 1 500 m de nage libre, 40 km à vélo et 10 km de course à pied à Hyde Park, la Suissesse Nicola Spirig et la Suédoise Lisa Norden sprintent côte à côte et franchissent le ruban ensemble. Si les deux triathlètes enregistrent le même temps – 1 h 59 min 48 s 00, c'est Nicola Spirig qui remporte néanmoins la médaille d’or à la photo-finish. À deux secondes derrière elles, l’Australienne Erin Densham termine en bronze.
En finale du simple dames de badminton, la N°3 mondiale, la Chinoise Li Xerui, l'emporte sur sa compatriote N°1 mondiale Wang Yihan en trois sets. L’Indonésienne Saina Nehwal gagne le match pour le bronze en deux sets face à la Chinoise Wang Xin. En double dames, le titre revient également à la Chine avec Tian Qing et Zhao Yunlei qui battent les Japonaises Mizuki Fujii et Reika Kakiiwa en deux manches.
En tir, l’Italienne Jessica Rossi nettoie les tablettes de la fosse olympique avec un record du monde de 75 en qualifications et un autre de 99 en finale. Une phase de barrage est nécessaire afin de départager trois tireuses pour les places d’honneur. Finalement, la Tchèque Zuzana Stefecekova prend l’argent, et la Française Delphine Racinet le bronze. En finale de la carabine 50m trois positions dames, l’Américaine Jamie Lynn Gray s’adjuge l’or avec un score de 691,9, nouveau record olympique.
Sur le trampoline de la North Greenwich Arena, la Canadienne Rosannagh MacLennan effectue une brillante prestation qui lui permet de devenir championne olympique devant les Chinoises Shanshan Huang et Wenna He.
Sur la piste d’escrime de l’ExCel, Li Na, Sun Yujie, Xu Anqi et Luo Xiaojuan apportent le titre de l’épée féminine à la Chine en triomphant des Sud-Coréennes 39-25 en finale, tandis que les États-Unis gagnent le match pour le bronze face à la Russie 31-30.