Ukrainę na Letnich Igrzyskach Olimpijskich 2012 reprezentowało 230 zawodników: 119 mężczyzn i 111 kobiet. Był to piąty start reprezentacji Ukrainy na letnich igrzyskach olimpijskich.
Zdobyte medale Medal Zawodnik Dyscyplina Konkurencja Rezultat20px Złoto Wasyl Łomaczenko 30px Boks waga lekka mężczyzn w finale pokonał Koreańczyka Han Soon-chul 19:920px Złoto Ołeksandr Usyk 30px Boks waga ciężka mężczyzn w finale pokonał Włocha Clementa Russo 14-1120px Złoto Jurij Czeban 30px Kajakarstwo C-1 200 m mężczyzn 42,291 s20px Złoto DSQ Ołeksij Torochtij 30px Podnoszenie ciężarów waga do 105 kg mężczyzn 412 kg20px Złoto Jana Szemiakina 30px Szermierka szpada indywidualnie kobiet w finale pokonała Niemkę Brittę Heidemann 9:820px Złoto Kateryna Tarasenko, Natalija Dowhodko, Anastasija Kożenkowa, Jana Dementiewa 30px Wioślarstwo czwórka podwójna kobiet 6:35,93 min20px Srebro Denys Berinczyk 30px Boks waga lekkopółśrednia mężczyzn w finale przegrał z Kubańczykiem Ronielem Iglesiasem 15:2220px Srebro Inna Osypenko-Radomska 30px Kajakarstwo K-1 200 m kobiet 45,053 s20px Srebro Inna Osypenko-Radomska 30px Kajakarstwo K-1 500 m kobiet 1:52,685 min20px Srebro Ołeksandr Pjatnycia 30px Lekkoatletyka rzut oszczepem mężczyzn 84,51 m20px Srebro Wałerij Andrijcew 30px Zapasy styl wolny kategoria do 96 kg mężczyzn w finale przegrał z Amerykaninem