Dánsko se od 27. července do 12. srpna 2012 zúčastnilo Letních olympijských her 2012 v Londýně. Národní olympijský výbor a Sportovní konfederace Dánska vyslaly na hry největší národní delegaci po letních olympijských hrách v Atlantě v roce 1996. Celkem 113 sportovců, 63 mužů a 50 žen, soutěžilo v 17 sportech, ačkoli další dva sportovci hráli jako rezervní tým. Házená byla jediným týmovým sportem, ve kterém se Dánsko těchto olympijských her zúčastnilo.
V dánském týmu bylo několik bývalých olympijských vítězů, z nichž jeden obhajoval titul (mužská čtyřka bez kormidelníka vedená veslařskými veterány Eskildem Ebbesenem a Mortenem Jørgensenem). Mezi významnými sportovci byli tenistka Caroline Wozniacká a plavkyně Lotte Friisová, která v Pekingu získala bronzovou medaili. Kim Wraae Knudsen, stříbrný medailista ze sprintu na kajaku dvojic v Pekingu, byl při zahajovacím ceremoniálu národním vlajkonošem.
Tým Dánska a Dánský sportovní svaz (Dansk Idræts-Forbund, DIF) si stanovily cíl získat osm medailí. Tým Danmark a DIF také věřily, že Dánsko má největší šance získat medaili v zápase, střelbě, cyklistice, házené, jezdeckých disciplínách, veslování, atletice, badmintonu a plachtění. Na konci her se Dánsko dostalo za medailový cíl o jediný bod.
Dánsko odjelo z Londýna s celkem 9 medailemi (2 zlaté, 4 stříbrné a 3 bronzové), což je považováno za jeho nejúspěšnější olympiádu po 64 letech. Jednu zlatou medaili získali veslaři Rasmus Quist a Mads Rasmussen v mužském dvojskifu lehkých vah a jednu zlatou medaili vybojoval dráhový cyklista Lasse Norman Hansen v historicky prvním mužském omniu. Další medaile získal tým v plachtění, střelbě, badmintonu a ženském veslování. Několika dánským sportovcům však medailové pozice v jejich sportovních disciplínách těsně unikly, včetně dvou z řecko-římského zápasu.