วอลเลย์บอลหญิงในโอลิมปิกฤดูร้อน 2012 เป็นการแข่งขันวอลเลย์บอลหญิง จำนวน 12 ทีม ภายใต้การกำกับดูแลการแข่งขันโดยคณะกรรมการโอลิมปิกสากล (ไอโอซี) ร่วมกับ สหพันธ์วอลเลย์บอลนานาชาติ (เอฟไอวีบี) และนับเป็นการแข่งขันวอลเลย์บอลในโอลิมปิกฤดูร้อน ครั้งที่ 13 นับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1964 จัดการแข่งขันระหว่างวันที่ 28 กรกฎาคม ถึง 11 สิงหาคม 2012 ที่อีเลส คอร์ต เอ็กฮิตบิชั่น เซนเตอร์ โดยวอลเลย์บอลหญิงทีมชาติบราซิล สามารถคว้าเหรียญทองไปครองได้เป็นสมัยที่ 2