Serbię na Letnich Igrzyskach Olimpijskich 2012 reprezentowało 116 zawodników: 80 mężczyzn i 36 kobiet. Był to trzeci start reprezentacji Serbii na letnich igrzyskach olimpijskich. Reprezentanci Serbii zdobyli 4 medale w tym pierwszy złoty (Milica Mandić), co jest najlepszym dotychczasowym osiągnięciem reprezentacji Serbii w historii startów na letnich igrzyskach olimpijskich.
Zdobyte medale Medal Zawodnik Dyscyplina Konkurencja Rezultat20px Złoto Milica Mandić 30px Taekwondo kategoria powyżej 67 kg kobiet w finale pokonała Francuzkę Anne-Caroline Graffe20px Srebro Ivana Maksimović 30px Strzelectwo Karabin małokalibrowy trzy postawy 50 m kobiet 687,5 pkt20px Brąz Slobodan Soro, Aleksa Šaponjić, Živko Gocić, Vanja Udovičić, Dušan Mandić, Duško Pijetlović, Slobodan Nikić, Milan Aleksić, Nikola Rađen, Filip Filipović, Andrija Prlainović, Stefan Mitrović, Gojko Pijetlović 30px Piłka wodna turniej mężczyzn w meczu o brązowy medal pokonali zespół Czarnogóry 12:1120px Brąz Andrija Zlatić 30px Strzelectwo Pistolet pneumatyczny 10 mężczyzn 685,2 pkt
Skład kadry 30px Boks Mężczyźni Zawodnik Konkurencja1/161/8ĆwierćfinałPółfinał FinałPrzeciwnikWynikPrzeciwnikWynikPrzeciwnikWynikPrzeciwnikWynikPrzeciwnikWynikMiejsceAleksandar Drenovak75 kg Marlo Delgado13-12 Adem Kılıççı11-20 → Nie awansował 9.
30px Judo Mężczyźni