Η Δανία έλαβε μέρος στους Θερινούς Ολυμπιακούς Αγώνες του 2012 στο Λονδίνο, Ηνωμένο Βασίλειο, από τις 27 Ιουλίου έως τις 12 Αυγούστου 2012. Η Εθνική Ολυμπιακή Επιτροπή και η Αθλητική Συνομοσπονδία της Δανίας έστειλαν τη μεγαλύτερη αντιπροσωπεία της χώρας στους Αγώνες, μετά τους Θερινούς Ολυμπιακούς Αγώνες του 1996 στην Ατλάντα. Συνολικά 113 αθλητές, 63 άνδρες και 50 γυναίκες, αγωνίστηκαν σε 17 αθλήματα, αν και άλλοι δύο αθλητές έπαιξαν ως εφεδρικοί της ομάδας. Η χειροσφαίριση ήταν το μοναδικό άθλημα σε ομάδα στο οποίο η Δανία έλαβε μέρος σε αυτούς τους Ολυμπιακούς Αγώνες.
Στην ομάδα της Δανίας συμμετείχαν αρκετοί παλαιότεροι Ολυμπιονίκες, ένας εκ των οποίων υπερασπιζόταν την πρωτιά (η ομάδα της τετράκωπου άνευ πηδαλιούχου ελαφρών βαρών ανδρών, με επικεφαλής τους βετεράνους κωπηλάτες Eskild Ebbesen και Morten Jørgensen). Αξιοσημείωτοι αθλητές ήταν η τενίστρια Caroline Wozniacki και η κολυμβήτρια Lotte Friis, η οποία κατέκτησε το χάλκινο μετάλλιο στο Πεκίνο. Ο Kim Wraae Knudsen, ασημένιος νικητής στο διπλό καγιάκ σπριντ ανδρών στο Πεκίνο, ήταν ο σημαιοφόρος της χώρας στην τελετή έναρξης.
Η ομάδα της Δανίας και η Δανική Αθλητική Ένωση (Dansk Idræts-Forbund, DIF) έθεσαν ως στόχο οκτώ μετάλλια για να βρεθούν στην κατάταξη των μεταλλίων. Η Team Danmark και η DIF πίστευαν επίσης ότι η Δανία είχε τις καλύτερες πιθανότητες να κερδίσει μετάλλιο στην πάλη, τη σκοποβολή, την ποδηλασία, το χάντμπολ, τα ιππικά αγωνίσματα, την κωπηλασία, τον στίβο, το μπάντμιντον και την ιστιοπλοΐα. Στο τέλος των Αγώνων, η Δανία ξεπέρασε το στόχο των μεταλλίων κατά ένα βαθμό.
Η Δανία έφυγε από το Λονδίνο με συνολικά 9 μετάλλια (2 χρυσά, 4 ασημένια και 3 χάλκινα), που θεωρούνται οι πιο επιτυχημένοι Ολυμπιακοί Αγώνες της μετά από 64 χρόνια. Ένα χρυσό μετάλλιο κατέκτησαν οι κωπηλάτες Rasmus Quist και Mads Rasmussen στο διπλό σκιφ ελαφρών βαρών ανδρών και ένα χρυσό μετάλλιο κατέκτησε ο ποδηλάτης στίβου Lasse Norman Hansen στο πρώτο όμνιουμ ανδρών. Άλλα μετάλλια απονεμήθηκαν στην ομάδα στην ιστιοπλοΐα, τη σκοποβολή, το μπάντμιντον και τη γυναικεία κωπηλασία. Αρκετοί Δανοί αθλητές, ωστόσο, παραλίγο να μείνουν εκτός μεταλλίων στα αγωνίσματά τους, συμπεριλαμβανομένων δύο από την ελληνορωμαϊκή πάλη.