《马里奥和索尼克在伦敦2012奥林匹克运动会》（Mario and Sonic at the London 2012 Olympic Games），为《马里奥和索尼克在奥林匹克运动会》系列的第三部游戏。该系列第一次出现表现奥运会主办城市的经典地标。本游戏为奥运官方指定游戏。

马里奥代表队：

◆马里奥（马力欧）

◆路易基

◆碧奇公主（桃花公主）

◆黛西公主

◆耀西

◆瓦里奥（瓦力欧）

◆瓦路易基（坏路易吉）

◆大金刚（森喜刚）

◆小库巴（酷霸王Jr.）

◆库巴（酷霸王）

索尼克代表队：

◆索尼克

◆塔尔斯

◆纳克尔斯

◆艾米

◆暗影

◆布蕾姿

◆威克特

◆夏鲁巴

◆机械索尼克

◆蛋头博士

人物介绍

英雄：

◆马里奥（马力欧）

◆路易基

◆索尼克

◆塔尔斯

女孩：

◆碧琪公主（桃花公主）

◆黛西公主

◆艾米

◆布蕾姿

挑战者：

◆耀西

◆小库巴（酷霸王Jr.）

◆暗影

◆夏鲁巴

ワイルズ：

◆库巴（酷霸王）

◆大金刚（森喜刚）

◆纳克鲁斯

◆威克特

トリッキーズ：

◆瓦里奥（瓦力欧）

◆瓦路易基（坏路易吉）

◆机械索尼克

◆蛋头博士

注：括号内为大陆官方神游科技的人物译名

奥林匹克项目（有 ‘’ 为马里奥与索尼克在奥林匹克运动会原创项目）：

☆‘100米赛跑’

☆‘4×100米接力’

☆‘110米栏’

☆‘跳远’

☆‘链球’

☆‘标枪’

☆(新)铁饼

☆(新)足球

☆马术

☆‘100米自由泳’

☆(新)花样游泳

☆‘乒乓球’

☆羽毛球

☆沙滩排球

☆皮划艇

☆自行车

体操

☆丝带艺术体操

☆高低杠

☆蹦床

☆‘手枪射击

☆‘击剑’

梦幻竞技项目：

梦幻跳跃

“ 耀西的故事的主题”。

梦幻马术

“ 马里奥赛车Wii的哞哞牛国的主题”。

梦幻飞碟

“ 索尼克大冒险中风之谷中的主题”。

梦幻步行球

“ 索尼克英雄中公路宾果主题”。

梦幻障碍赛跑

“ 超级马里奥银河中バトルロックギャラクシー的主题”。

梦幻蹦床

“ 索尼克大冒险2中 クレイジーガジェット的主题”。

梦幻漂流

“ 新超级马里奥兄弟Wii中 WORLD-4的主题”。

梦幻双杠

“ 索尼克英雄中 大都会的主题”。

梦幻击剑

“ 索尼克英雄中 オーシャンパレス的主题”。

梦幻飞行

“ 超级马里奥银河2中 银河天空岛 的主题”。

奥林匹克项目（有‘’为2008原创项目）：

田径

☆100米赛跑’

☆110米栏

☆1500米赛跑

☆3000米障碍赛跑

☆‘4×100米接力’

☆马拉松

☆20公里竞走

☆跳远

☆三级跳远

☆撑竿跳高

☆‘铅球’

☆‘标枪’

☆铁饼

水类

☆100米自由泳

☆100米仰泳

☆100米蝶泳

☆10公里马拉松游泳

☆高台跳水

☆水球

☆花样游泳（双人组）

☆花样游泳（多人组）

球类

☆沙滩排球

☆羽毛球

☆网球

☆曲棍球

☆篮球

☆手球

☆足球

☆羽毛球（单打）

☆羽毛球（双打）

武术

☆柔道

☆拳击

☆跆拳道

☆击剑（个人）

☆摔跤

体操

☆单杠

☆平衡木

☆吊环

☆蹦床

☆自由体操

☆丝带艺术体操（团体）

自行车

☆Sprint

☆Omnium

☆KEIRIN

☆BMX

马术

☆障碍马术（团体）

水上项目

☆4人双桨赛艇

☆单人单桨皮划艇（1000米）

☆皮划艇激流回旋

☆帆船（470型）

射击

☆双向飞碟

☆25米手枪速射

☆射箭（个人）

☆射箭（团体）

举重

☆举重

综合类

☆铁人三项

☆现代五项

注：本次3DS版取消了梦幻竞技项目。