前年の女子ワールドカップで優勝したなでしこジャパンは、世界王者としてロンドンオリンピックに挑んだ。23歳以下の選手が出場する男子と異なり、女子には年齢制限がないため、絶対的エースの澤穂希や司令塔の宮間あやなど、ワールドカップ優勝時とほぼ同じメンバーでの金メダルへの挑戦であった。

グループステージ初戦はカナダに2－1で勝利。続く2戦目の強豪スウェーデン戦は0－0の引き分けとなったが、他試合の結果によりこの時点でグループステージ突破が決定。南アフリカとの最終戦はスコアレスドローとなり、準々決勝でブラジルと対戦することになった。

準々決勝は27分に大儀見優季が先制し、後半には大野忍が追加点を奪う形で2－0の勝利。

メダルの懸かった準決勝はフランスとの対戦。32分に宮間のFKを相手GKがファンブルし、詰めていた大儀見が押し込んで先制点を奪った。後半にも宮間のFKから阪口夢穂がヘディングで追加点。その後フランスの猛攻で1点を返されるも2－1で決勝進出を決めた。

決勝の相手は、前年の女子ワールドカップ決勝と同じアメリカ。日本は準々決勝、準決勝と同じメンバーで挑んだが、試合開始直後から攻め込まれて失点。後半の立ち上がりにも追加点を許した。日本も前回王者の意地を見せ大儀見が1点を返すが、1－2でタイムアップ。女子ワールドカップに続く優勝とはならなかったものの、日本女子サッカー史上初となるオリンピック銀メダルを獲得した。