Denemarken nam van 27 juli tot en met 12 augustus 2012 deel aan de Olympische Zomerspelen 2012 in Londen, Verenigd Koninkrijk. Het Nationaal Olympisch Comité en de Sportfederatie van Denemarken stuurden de grootste nationale delegatie naar de Spelen, na de Olympische Zomerspelen van 1996 in Atlanta. In totaal namen 113 atleten, 63 mannen en 50 vrouwen, deel aan 17 sporten, hoewel twee andere atleten als teamreserve speelden. Handbal was de enige sport waarin Denemarken in teamverband deelnam aan deze Olympische Spelen.

Het Deense team bestond uit verschillende vroegere Olympische kampioenen, waarvan één verdediger (de mannenploeg lichtgewicht coxless fours, geleid door de ervaren roeiers Eskild Ebbesen en Morten Jørgensen). Opmerkelijke atleten waren tennisster Caroline Wozniacki en zwemster Lotte Friis, die in Peking de bronzen medaille won. Kim Wraae Knudsen, die in Peking de zilveren medaille won in het mannendubbel in de sprintkajak, was de nationale vaandeldrager tijdens de openingsceremonie.

Team Danmark en de Deense Sportbond (Dansk Idræts-Forbund, DIF) stelden als doel acht medailles te behalen in het medailleklassement. Team Danmark en DIF geloofden ook dat Denemarken de beste kansen had op een medaille bij het worstelen, schieten, wielrennen, handbal, de paardensport, roeien, atletiek, badminton en zeilen. Aan het einde van de Spelen is Denemarken één punt verder gekomen dan de medailledoelstelling.

Denemarken verliet Londen met een totaal van 9 medailles (2 gouden, 4 zilveren en 3 bronzen) en wordt beschouwd als zijn meest succesvolle Olympische Spelen na 64 jaar. Eén gouden medaille werd gewonnen door de roeiers Rasmus Quist en Mads Rasmussen in de mannen dubbel roeiers, en één gouden medaille door baanwielrenner Lasse Norman Hansen in de allereerste omnium voor mannen. Andere medailles werden toegekend aan het team in zeilen, schieten, badminton en roeien voor vrouwen. Verschillende Deense atleten misten echter bijna het medailleklassement in hun sportevenementen, waaronder twee bij het Grieks-Romeins worstelen.