लंडन 2012 मध्ये, ब्राउनलीने 1500 मीटर पोहणे, 40 मीटर बाइक रेस आणि 10 किमी धावणे जिंकले. त्याचा धाकटा भाऊ जोनाथन याने कांस्यपदक जिंकले. त्यानंतर रिओ दि जानेरोमध्ये त्याने आपल्या विजेतेपदाचा बचाव केला. घोट्याच्या दुखापतीने त्रस्त झालेल्या ब्राउनलीने सांगितले की, मी पूर्वी जेवढे प्रशिक्षण घेतले होते तेवढे तो आता कुठेही करू शकत नाही. तो म्हणाला की मला दुखापत होऊन नव्हे तर तंदुरुस्त आणि निरोगी राहून खेळाला अलविदा म्हणायचा आहे.