Paris, New York, Madrid og Moskva tapte avstemningen blant medlemmene i Den internasjonale olympiske komite (IOC).
Moskva røk ut i første avstemming, mens New York og Madrid fulgte på i de påfølgende. Til slutt sto som ventet London og Paris igjen som eneste kandidater.
Trafalgar Square i London eksploderte i jubelscener da IOK-president Jacques Rogge annonserte metropolen som vinner.
Hundrevis av mennesker sto ute i gatene og viftet med papirflagg.
I Stratford i Øst-London, der OL-stadion skal bygges, feiret tusener av mennesker budskapet fra Singapore, hvor avstemningen fant sted.
Beckham var på plass da den gledelige nyheten kom. (Foto: AFP/ SCANPIX)
Statsminister Tony Blair jobbet iherdig to dager til ende for Londons kandidatur og ble belønnet med seier mens han selv befant seg på G8-møtet i Skottland.
London blir den første byen noensinne som får være vertskap for tre olympiske leker.
I 1908 og 1948 ble også OL avviklet i London. Byen ble tildelt OL i 1944, men 2. verdenskrig satte en stopper for disse lekene.
Sommer-OL i 2008 skal avvikles i kinesiske Beijing.
Fransk skuffelse
Den franske delegasjonen var sønderknust da det ble klart at London hadde stukket av med OL i 2012.
Paris var favoritt, men ble slått på målstreken av London i avstemningen onsdag.
- Det er helt uforståelig. Vi gjorde alt vi kunne. Jeg forstår ikke hva vi kunne gjort annerledes, sa Thierry Rey, et av medlemmene i Paris' OL-komite til fransk fjernsyn like etter at avgjørelsen hadde falt.
Skuffelse i USA
Ivrige newyorkere hadde møtt opp på Rockefeller Plaza i regnværet, men måtte gå hjem våte av regn og tårer da det ble klart at byen fikk retten til å arrangere OL i 2012.
- Jeg er veldig trist. Jeg vet ikke hva jeg skal si, sa en av de skuffede frammøtte.
En annen NY-fan anklaget Europa for å ha ødelagt byens sjanser.
- Jeg trodde vi skulle klare det, men europeerne gikk sammen mot oss, sukket han.
Lederen for OL-komiteen i Atlanta, Bill Payne, oppfordret umiddelbart New York til å forberede en søknad for 2016.
- De leverte en flott søknad, jeg er så stolt av dem. Jeg håper de har tålmodighet og vilje til å gå for arrangementet i 2016.
- Beholder de staheten, kan jeg love at OL vil komme tilbake til USA, antakelig i New York, sa Payne.
Madrid håper på framtiden
Heller ikke i annet forsøk holdt det for Madrid i kampen om å få arrangere sommer-OL.
I 1966 søkte byen første gang, men tapte for tyske Munchen (1972). Det ville seg ikke under onsdagens avstemning heller.
- Jeg er helt sikker på at vi i framtiden vil bli en OL-by, sa viseborgermester Ana Botella.
De oppmøtte i Madrid møtte beskjeden om at Madrids søknad ikke nådde opp med sinne, tårer og burop.