Thomas 2012ko denboraldirako pista txirrindularitzan zentratu zen, Londresko Udako Olinpiar Jokoetan lehiatuz. Horrenbestez, Italiako Giroa izan zen bere lehentasuna errepide lasterketan, bere arreta pistara bideratu aurretik. Martxoan, Thomasek Paris-Niza gidatu zuen, eta Bradley Wiggins-i lagundu zion garaipen orokorra lortzen. Apirilaren 4an, Thomas UCI Pistako Txirrindularitza Munduko Txapelketan urrea irabazi zuen talde britainiarraren jarraipen taldeko kide izan zen.
Munduko errekorra hautsi du 3: 53.295 segundotan. Gainera, Ben Swiftekin batera zilarrezko domina irabazi zuen Madisonera. Ondoren, Thomasek errepideari bueltatu eta Tour de Romandie-ko prologoaren garaipena lortu zuen.