Vuonna 2012 Lontoossa pidetyssä kesäolympialaisissa Villars pysyi ohjelmassaan, kun hän pääsi kahteen uintilajiin. Hän teki FINA B:n standardin mukaan 59,57 (100 m perhos) kertaa Euroopan mestaruuskilpailuissa.
Debrecenissä, Unkarissa, ja 2:01.47 (200 m vapaasti) Zürichin olympiakokeissa. Villars rikkoi oman sveitsiläisen ennätyksensä, 59,42, ja jakoi ensimmäisen sijan toisella kierroksella ja kaksikymmentäkuuden sijan tasapeli Espanjan Judit Ignacio Sorribesin kanssa olympialaisten ensimmäisenä päivänä. 200 metrin vapaaseen tyyliin Villars juoksi toiselle sijalle ensimmäisellä kierroksella 1,06 sekuntia Thaimaan Natthanan Junkrajangin jälkeen, yli hänen henkilökohtaisen parhaansa 2: 03,55. Villars ei päässyt semifinaaliin, koska hän sijoittui kolmekymmentäkymmenenneksi ensimmäiseksi.