Malgré une douleur au genou l’empêchant de s’entraîner pendant douze jours consécutifs, Thomas Voeckler décide finalement de prendre le départ du Tour de France 2012. Il remporte la dixième étape, emmené par une échappée de cinq coureurs. À l’issue de cette étape, il passe en tête du classement du meilleur grimpeur et est élu homme le plus combatif de cette étape.