Tham dự Olympic London 2012 với tư cách là ứng viên vô địch, Olympic Brazil quy tụ nhiều ngôi sao sáng giá như Marcelo, Pato, Hulk, Neymar, Oscar... Đại diện Nam Mỹ dễ dàng vượt qua vòng đấu bảng với ba trận toàn thắng trước khi hạ Honduras và Hàn Quốc ở tứ kết và bán kết để tiến vào trận đấu tranh HCV với hiện tượng của giải là Olympic Mexico.
Trong trận đấu cuối cùng diễn ra ngày 11/8 trên sân Wembley, Olympic Brazil được đánh giá cao hơn đối thủ rất nhiều. Dù vậy khi trận đấu mới chỉ diễn ra được 1 phút, Oribe Peralta đã có bàn thắng mở tỷ số cho Mexico. Sau đó, dàn sao Brazil tấn công liên tục nhưng vận may không mỉm cười với họ. Đội bóng xứ Samba dù rất nỗ lực cũng không thể xuyên thủng được mành lưới của thủ môn Corona. Tấn công nhiều nhưng không ghi được bàn, Olympic Brazil đã phải nhận bàn thua thứ 2 ở phút 75 khi Peralta bật cao đánh đầu tung lưới thủ thành Gabriel. Những phút cuối cùng, Brazil chỉ có được một bàn danh dự do công của Hulk và đành chấp nhận thất bại 1-2, ngậm ngùi nhìn Mexico đoạt HCV danh giá của Olympic. Phải đến 4 năm sau, cơn khát vàng của bóng đá Brazil tại các kỳ Olympic mới kết thúc khi họ đánh bại Đức trong loạt sút luân lưu ở chung kết Olympic Rio 2016./.