Escriu una continuació per a aquest paràgraf - Al Campionat del Món 2012
que va tenir lloc al país d'origen de Meares, Austràlia, a Melbourne, Meares va ser la favorita per tres medalles d'or. En l'esprint d'equip, Meares va guanyar la plata, i Alemanya va establir dos rècords mundials en l'esdeveniment. En la qualificació per al sprint individual, Meares va batre el rècord mundial per als 200 metres. Meares va completar les seves quatre voltes en només 10.782 segons, reduint 11 mil·límetres de segon a la marca de Simona Krupeckaite. A la semifinal, Meares es va enfrontar al seu antic rival Pendleton. Pendleton es va enfrontar amb l'australiana en la seva primera calor i va acabar a terra abans que Meares fos relegada de la segona per sortir del seu carril. Pendleton va guanyar en un photo finish, amb Meares que es va conformar amb el bronze després de derrotar a Lyubov Shulika. En el keirin, Meares va guanyar les dues carreres de qualificació abans d'arribar a la final, on va mantenir la russa Ekaterina Gnidenko i l'alemanya Kristina Vogel per guanyar el primer de dos campionats del món a Melbourne. Meares va establir el seu segon rècord mundial dels campionats en la seva última prova. Meares va registrar 33.010 segons per trencar el rècord per 0,286 d'un segon que anteriorment tenia Simona Krupeckaite. Amb el temps Meares va guanyar el seu segon títol de campionats i va igualar el rècord de Felicia Ballanger de deu títols mundials.