Scrivi una continuazione per questo paragrafo - Alle Olimpiadi estive del 2012 a Londra, Sjöström ha gareggiato in quattro eventi individuali, raggiungendo le semifinali dei 50 m stile libero, 100 m stile libero e 200 m stile libero e terminando quarta nella finale dei 100 m farfalla
in un tempo di 57,17. Il record mondiale di Sjöström è stato battuto in questa gara da Dana Vollmer degli Stati Uniti. Nel 2015 tuttavia Sjöström ha recuperato il record mondiale migliorandolo due volte ai Campionati del Mondo di Kazan.