Scrivi una continuazione per questo paragrafo - Alle Olimpiadi estive di Londra 2012, Sjöström ha gareggiato in quattro eventi individuali, raggiungendo le semifinali del 50 m stile libero
, 100 m freestyle e 200 m freestyle, e ha chiuso quarto 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.