叶诗文在2012年伦敦奥运会上，夺得了女子400米混合泳和女子200混合泳比赛两枚金牌，创造了中国游泳个人单届获得两项奥运冠军的历史。此后，她又拿到了包括全运会、亚运会、游泳世界杯、长池世锦赛、短池世锦赛、奥运会在内的所有国内外重大比赛的金牌，成为中国泳坛首个全满贯。
不过叶诗文在决赛之前还是感到了紧张，甚至“感觉连呼吸都不顺畅”。她说：“最后50米的蛙泳我看到了希望，我觉得离她越来越近，有希望可以反超，等到50米蛙泳游程结束，我已经排在第二位了，我想自由泳我一定可以把她超越。所以我在蛙泳转身之后就直接开始发起攻击，在前面25米我已经跟她游的一样快了。我想后面应该没有问题，看到比她快之后，我就更加自信，越游越快，就想着要拿冠军了。感觉像是潜能被激发出来了，拼命地往前游，最后50米可能都是笑着游完的。到边后，回头看那个成绩4分28我一下子没有概念，但是我觉得特别累，辛苦，觉得自己特别不容易，然后我就看到那个成绩在闪，才意识到自己破记录了。”
叶诗文说，2012年的奥运会成功可能是她人生中第一个巅峰，也完成了多年来的梦想，给她的人生带来更多的自信。她说：“2016年我20岁，我人生的一个巅峰年龄，特别适合去拼搏。我觉得参加奥运会虽然是一场比赛，但也可以把它想作是一场最大的盛会，一场游戏。在当中比赛不仅自己可以体会到拼搏的精神，看别人比赛也可以感受到比赛的激情，我觉得看奥运会，参加奥运会对我来说收获非常大。”
在伦敦奥运会之后，叶诗文在2013年巴塞罗那世锦赛上却颗粒无收。她说，这可能是她运动生涯中最艰难的比赛。“那个时候已经是奥运冠军，对自己要求很高，预期希望能够拿两块金牌，可能给自己压力太大，那场比赛400混和200混都没有比好，当时也遇到一个特别强大的对手，匈牙利的霍苏。”
2013年巴塞罗那游泳世锦赛
“那天先比的200混，200混预赛我就发挥得不好，她排名一直在我前面。决赛的时候我一入水，就感觉跟她的距离已经拉开，然后蝶泳、仰泳游完，我跟她已经差距非常大。我没有想到对手那么强大，当时我内心都已经有点崩溃，后面自己一点自信都没有，比赛游的很辛苦，不开心，很痛苦。这么强大的一个对手，以后还是可以跟她再较量一下。”
