2012年伦敦奥运会，中国代表团共夺得38枚金牌，排名奖牌榜第二，仅次于美国。以下是中国代表团在本届奥运会上获得的金牌项目：
体操是中国代表团最为擅长的项目之一，本届奥运会上中国代表团在该项目上获得了4枚金牌。
其中，在男子个人全能和单项吊环比赛中，中国选手陈一冰分别获得了金牌和银牌。在男子团体和女子团体比赛中，中国代表团分别获得了金牌和银牌。
本届奥运会上，中国代表团在游泳项目上取得了3枚金牌。
其中，中国女选手叶诗文在女子200米个人混合泳比赛中夺冠，成为中国代表团在该项目上的首位金牌得主。此外，中国男选手孙杨在男子400米自由泳和1500米自由泳比赛中均获得了金牌。
举重是中国代表团传统的优势项目之一，本届奥运会上中国代表团在该项目上获得了6枚金牌。
其中，中国女选手周雅静在女子63公斤级比赛中创造了奥运会纪录，夺得了金牌。此外，中国男选手林丹在男子69公斤级比赛中同样获得了金牌。