Babak gugur sepak bola putri pada Olimpiade Musim Panas 2012

Babak gugur sepak bola putri pada Olimpiade Musim Panas 2012 adalah babak kedua dan terakhir dari sepak bola putri pada Olimpiade Musim Panas 2012, yang dilaksanakan dengan sistem gugur. Babak ini terdiri atas perempat final, semifinal, perebutan medali perunggu, dan perebutan medali emas. 8 tim melaju dari babak grup. Babak ini berlangsung sejak tanggal 3 hingga 9 Agustus 2012.

Dalam seluruh pertandingan pada babak ini, jika skor kedua tim imbang sampai akhir 90 menit waktu pertandingan, maka akan dilanjutkan dengan perpanjangan waktu dengan durasi 2×15 menit. Jika skor kembali imbang setelah perpanjangan waktu, maka adu penalti dilaksanakan.

8 tim yang lolos dari babak grup bertanding dalam babak gugur ini.

Grup	Juara	Juara kedua	Peringkat ketiga terbaik
E	Britania Raya	Brasil	Selandia Baru
F	Swedia	Jepang	Kanada
G	Amerika Serikat	Prancis	—

	Perempat final				Semifinal				Perebutan medali emas
	3 Agustus – Coventry
	Britania Raya	0
					6 Agustus – Manchester
	Kanada	2
					Kanada	3
	3 Agustus – Newcastle
					Amerika Serikat (p.w.)	4
	Amerika Serikat	2
									9 Agustus – London
	Selandia Baru	0
									Amerika Serikat	2
	3 Agustus – Glasgow
									Jepang	1
	Swedia	1
					6 Agustus – London
	Prancis	2
					Prancis	1
	3 Agustus – Cardiff
					Jepang	2			Perebutan medali perunggu
	Brasil	0
									9 Agustus – Coventry
	Jepang	2
									Kanada	1
									Prancis	0