Scrivi una continuazione per questo paragrafo - Dopo essere stata selezionata per competere alle Olimpiadi estive del 2012, Meilutytė è diventata la più giovane nuotatrice lituana a competere ai moderni giochi olimpici. Nel suo primo evento, i 100 metri a braccio, Meilutytė si è classificata prima, con un tempo di 1:05.56, e ha battuto il record nazionale lituano di nuoto per i 100 metri a braccio. Alle semifinali dei 100 metri braccia, Meilutytė si è classificata anche prima, battendo il suo precedente record lituano di nuoto e ha anche battuto il record europeo femminile dei 100 metri braccia, con un tempo di 1:05.21. Durante la finale dei 100 metri, ha vinto la medaglia d'oro, con un tempo di 1:05.47. Meilutytė ha anche gareggiato nel 50m stile libero
, dove non è riuscita a passare alle semifinali nonostante abbia vinto la sua heat e abbia stabilito un nuovo record nazionale di 25,55 secondi, e il 100 m stile libero.