Danimarka, 27 Temmuz - 12 Ağustos 2012 tarihleri arasında Londra, Birleşik Krallık'ta düzenlenen 2012 Yaz Olimpiyatları'na katılmıştır. Danimarka Milli Olimpiyat Komitesi ve Spor Konfederasyonu, Atlanta'daki 1996 Yaz Olimpiyatları'ndan sonra ülkenin en büyük delegasyonunu Oyunlara gönderdi. 63 erkek ve 50 kadın olmak üzere toplam 113 sporcu 17 spor dalında yarıştı, diğer iki sporcu ise takım yedekleri olarak oynadı. Hentbol, Danimarka'nın bu Olimpiyat oyunlarında takım halinde yer aldığı tek spor dalı oldu.
Danimarka takımında, biri son Olimpiyat şampiyonu (deneyimli kürekçiler Eskild Ebbesen ve Morten Jørgensen liderliğindeki erkekler hafif sıklet koxless fours takımı) olmak üzere birçok eski Olimpiyat şampiyonu yer aldı. Önemli sporcular arasında tenisçi Caroline Wozniacki ve Pekin'de bronz madalya kazanan yüzücü Lotte Friis yer aldı. Pekin'de erkekler sprint kano çiftlerde gümüş madalya kazanan Kim Wraae Knudsen, açılış töreninde ülkenin bayrak taşıyıcısıydı.
Danimarka Takımı ve Danimarka Spor Birliği (Dansk Idræts-Forbund, DIF) madalya sıralamasında hedef olarak sekiz madalya belirledi. Team Danmark ve DIF ayrıca Danimarka'nın güreş, atıcılık, bisiklet, hentbol, binicilik etkinlikleri, kürek, atletizm, badminton ve yelkende madalya kazanma şansının en yüksek olduğuna inanıyordu. Oyunların sonunda Danimarka madalya hedefini tek bir puanla aşmış oldu.
Danimarka Londra'dan toplam 9 madalya (2 altın, 4 gümüş ve 3 bronz) ile ayrıldı ve 64 yıl sonra en başarılı Olimpiyatı olarak kabul edildi. Bir altın madalya erkekler hafif siklet çift kürekte kürekçiler Rasmus Quist ve Mads Rasmussen tarafından kazanılırken, bir altın madalya da pist bisikletçisi Lasse Norman Hansen tarafından ilk kez erkekler omnium'da kazanıldı. Takıma diğer madalyalar yelken, atıcılık, badminton ve kadınlar kürek dallarında verildi. Ancak, aralarında Greko-Romen güreşten iki sporcunun da bulunduğu çok sayıda Danimarkalı sporcu kendi spor dallarında madalya sıralamasının dışında kaldı.