Sztafeta 4 × 400 metrów kobiet to trzecia sztafeta, w której rozdano medale w lekkoatletyce na Letnich Igrzyskach Olimpijskich w Londynie.
Dyscyplina rozpoczęła się 10 sierpnia o godzinie 19:10 czasu londyńskiego20:10 czasu polskiego. Wtedy to rozegrano pierwszą rundę zawodów. Decydująca faza, która wyłoniła mistrzynie olimpijskie odbyła się 11 sierpnia o godzinie 20:25 czasu londyńskiego21:25 czasu polskiego. Zawody odbyły się na Stadionie Olimpijskim w Londynie.
Złoty medal zdobyły Amerykanki, które uzyskały najlepszy wynik na listach światowych w roku 2012 (3:16,87).
Poz. – pozycja OR – rekord olimpijski | NR – rekord krajowy | SB – najlepszy wynik w sezonieDNS – nie wystartowały | DSQ – dyskwalifikacja | DNF – nieukończenie biegu* wyniki podawane w minutach
Rekordy W poniższej tabeli przedstawione są rekord świata i rekord olimpijski przed rozegraniem zawodów, tj.