Lontoo oli yksi kaikkiaan yhdeksästä kaupungista, jotka ilmoittautuivat määräaikaan eli heinäkuuhun 2003 mennessä mukaan kisaan vuoden 2012 kesäolympialaisten isännöinnistä. Toukokuuhun 2004 mennessä Kansainvälisen Olympiakomitean tarkemman arvioinnin jälkeen jäljelle jäi viisi kriteerit täyttävää kaupunkia: Lontoo, Madrid, Moskova, Pariisi ja New York. Ennakkosuosikkina pidettiin Pariisia, joka haki kisaisännyyttä nyt kolmatta kertaa. Arviointien aikaan maassa kuitenkin oli mielenosoituksia ja muuta poliittista kuohuntaa, mikä saattoi vaikuttaa arvioijien vaikutelmaan kaupungin sopivuudesta.
Heinäkuussa 2005 kansainvälinen olympiakomitea piti lopullisen äänestyksensä Singaporessa. Ensimmäisenä viidestä kaupungista tippui Moskova, sitten Espanja ja New York. Kaikkiaan neljän äänestyskierroksen jälkeen voittajaksi valikoitui Lontoo, Pariisin hävitessä äänin 54-50. Juhlinta kisaisännyydestä jäi Lontoossa hyvin lyhyeksi, sillä alle vuorokausi olympiakomitean valinnan jälkeen, 7. heinäkuuta Lontoossa tehtiin tuhoisat terrori-iskut.
Olympialaiset laittoivat muutenkin kiireisen Heathrow’n lentokentän koville.
Valmistelut alkavat
Syksyllä 2005 valmistelut kuitenkin alkoivat Britanniassa Sebastian Coen johdolla. Coe itse on entinen keskimatkan juoksija ja olympiavoittaja, joka toimi myös politiikassa 1990-luvulla konservatiivipuolueessa. Tehtävää varten perustettiin järjestelykomitea LOCOG (London Organising Committee of the Olympic and Paralympic Games). Komitea syntyi Britannian hallituksen (kulttuurin, median ja urheilun osaston), Lontoon pormestarin ja Britannian olympiayhdistyksen yhteistyössä.
Uutta infrastruktuuria
Olympialaisia ja paralympialaisia varten alettiin suunnitella infrastruktuuria, kuten 200 hehtaarin kokoista Olympia-puistoa. Myös tunnettuja historiallisia kohteita kuten Hyde Parkia, hyödynnettiin kisoissa. Aivan kaikki lajit eivät sopineet Suur-Lontoon alueelle, kuten purjehduskilpailut, jotka järjestettiin Dorsetin alueella Etelä-Englannin rannikolla. Osa suunnitelmista kohtasi myös paikallisten asukkaiden vastustusta, mutta ne saatiin kuitenkin vietyä läpi. Alkuperäisen kansainvälisen olympiakomitean arvioinnissa Lontoon julkinen liikenne ei saanut kovinkaan hyviä pisteitä. Kaupunki kuitenkin otti tämän huomioon esimerkiksi laajentamalla niin sanottua East London Linea (alun perin osa Lontoon metroa) ja perustamalla Javeliniksi kutusutun pikajunayhteyden. Olympialaiset olivat iso haaste myös Heathrow’n lentokentän logistiikalle. Kentälle rakennettiinkin väliaikainen terminaali urheilijoita varten.
Olympialaisten hintalappu
Oxfordin yliopiston arvion mukaan Lontoon olympialaiset maksoivat noin 15 miljardia Yhdysvaltain dollareissa mitattuna. Menot ylittyivät 76 prosentilla, kun verrataan tarjouskilpailun arviota todellisiin kuluihin. Summa ei kuitenkaan vedä vertoja vuoden 2008 Pekingille, missä kisat maksoivat yli 40 miljardia dollaria, saati sitten historian kalleimmille olympialaisille, vuoden 2014 Sochille, joka kustansi 51 miljardia dollaria.