原本共有9个城市申办第30届夏季奥运会。最后阶段的5个城市的选择是根据各申办城市于2004年1月15日所提交的50页报告来决定的。国际奥委会在11个项目中给各城市评分，范围包括了财政、安全和交通等。 　　
巴黎是总评分最高的城市，一般相信巴黎是最有希望最终赢得主办权的城市。
  马德里得分第二，可能是由于受到西班牙在1992年已经举行过巴塞罗那奥运会的影响。伦敦名列第三，因为它在交通和公众意见方面得分很低。纽约名列第四，也可能是受到2010年冬季奥运会将在加拿大的温哥华举行的影响。一般来说，国际奥委会希望避免两届奥运会在同一个大洲举行。
  俄罗斯首都莫斯科是5个城市中得分最低的。 　　
其他城市 　　
另外4个申请但未进入第二阶段的城市是：古巴的哈瓦那；土耳其的伊斯坦布尔；德国的莱比锡；巴西的里约热内卢。 　　
还有一些城市考虑过申请，但是最终没有提出正式申办：尼日利亚的阿布贾；匈牙利的布达佩斯；埃及的开罗；印度的海德拉巴；意大利的米兰；巴西的圣保罗；瑞典的斯德哥尔摩；加拿大的多伦多；波兰的华沙。
  
　　国际奥委会委员在2005年初访问5个城市，进行考察，并在5月递交一份报告，报告于6月6日公开发表，这份厚达120多页的报告指出，巴黎和伦敦的申办具极高素质，马德里和纽约均获得正面的评价，只有纽约仍未能确定奥运会主场地。莫斯科则被评为欠缺周详的方案。
  这份报告决定进入最后阶段的城市名单，国际奥委会于2005年7月6日在新加坡召开全体会议，并在会上举行投票表决最终的主办城市。参与申办的5个城市已经被允许在其申办的会徽上使用奥运会五环标志。 　　
作为国际大都市，伦敦曾于1908年和1948年两次举办过奥运会，这次他们提出申请，并迅速成为胜出的热门城市。
  “浪漫之都”巴黎此前曾主办过两届奥运会，分别是在1900年和1924年，距今时间比较久远。近年来，巴黎积极参与奥运会申办工作，但前两次的申办却均以失败告终。其中，在2001年7月他们不敌北京，无缘2008年夏季奥运会的主办权。不过他们很快就从失利的阴影中恢复过来，满怀信心地宣布参加2012年的奥运会申办。
  在5个候选城市中，他们被认为是最大的热门城市。 　　
其他三个城市分别是纽约、马德里和莫斯科。不过，纽约民众反对该城市申办奥运会情绪很高，加上申奥方案不完善，因此成功的难度很大；马德里从来没有主办奥运会的经验，虽然他们拥有民众和西班牙王室的鼎力支持，但其安全保卫能力却受到一定的质疑。
  作为俄罗斯的首都，历史悠久的莫斯科受到各种因素的影响，并不被看好。 　　
2012年夏季奥运会主办城市2005年7月6日晚揭晓。在国际奥委会全体委员的投票选举中，在莫斯科、纽约和马德里先后出局后，在第四轮投票中，伦敦击败了巴黎，成为第30届夏季奥运会的主办城市。
  这样，伦敦将于北京奥运会后，接过奥林匹克运动的大旗。 　　
前三轮投票的结果正如人们事先的预料。在第一轮投票中，莫斯科得票最少，率先被淘汰出局。他们的代表随即也有机会进行后面的投票。在随即进行的第二轮投票中，美国的纽约得票最少，也难逃被淘汰的命运。
  在第三轮的投票中，仍然没有一个城市得到半数以上的选票提前胜出。被认为可能成为“黑马”的马德里在该轮中得票数最少，也被淘汰。 。