2012年的美中關係以中國國家副主席習近平2月份訪問美國拉開帷幕。這是這位中國未來最高領導人對美國副總統拜登2011年8月訪問中國的回訪。雖然習近平的此次訪美並沒有任何實質性內容，但他的訪美行程仍然被精心安排，從而為他在2012年末和2013年初全面接管中國黨政軍大權營造氛圍。
習近平首先在華盛頓會見了美國總統奧巴馬、副總統拜登以及其他政要。他在美國國務院出席午宴時坦誠中國需要繼續改善人權。他還專程舊地重遊了他1985年4月首次訪美的目的地－愛奧華州小鎮馬斯卡廷。在他訪美的最後一站洛杉磯， 習近平表示，中國正採取行政和司法手段加強知識產權保護。知識產權是美中經貿關係中分歧和摩擦最為嚴重的領域之一。習近平此行還給荷里活帶來一筆大生意。在他訪美程結束後，中國宣布把每年從荷里活進口的電影數量從原來的20部增加到34部。習近平還在洛杉磯還觀看了一場NBA籃球賽，向人們展示他輕鬆的一面。
美方對習近平訪的盛情款待，凸顯華盛頓想把他此行當作一次縮小分歧、擴大共識的機遇。然而，前重慶副市長兼公安局長王立軍2月初出走美國駐成都總領館事件給習近平的訪美帶來了不和諧因素。王立軍事件後來引爆了中國幾十年來最惡劣的政治醜聞，並最終導致前中央政治局委員、重慶市委書記薄熙來的倒台。
習近平訪美結束2個多月後，美中關係再起波瀾。山東盲人維權人士陳光誠逃脫非法軟禁後輾轉進入美國駐華大使館。如何處理陳光誠事件考驗美中兩國決策者處理危機事件的智慧。最終，在多方協調下，中方得以“體面地”放行陳光誠和家人赴紐約學習。
5月初，美國國務卿希拉里和財政部長蓋特納率團抵達北京出席第四輪美中戰略與經濟對話。中方承諾，將公平公正對待在華經營的外資公司。中國還承諾將進一步開放和改革金融體系。
同時，中國國防部長梁光烈對美國進行了為期一週的訪問。在訪美期間，梁光烈明確表示反對美國對台軍售和介入南中國海主權爭端。這也是中國國防部長近十年來首次訪美。
6月初，美國國防部長帕內塔協同美軍參謀長聯席會議主席登普西和美軍太平洋司令洛克利爾出席在新加坡舉行的香格里拉對話。帕內塔在講話中詳細闡明美國轉向亞太戰略，稱要將美軍60％的軍力部署到太平洋。很多分析人士認為，美國高調重返亞太的策略是針對中國在該地區不斷提升的影響力。中國國防部長梁光烈缺席了此次香格里拉對話。
7月份，美國貿易代表辦公室宣布美國在與中國就有關電子支付的世貿組織貿易訴訟中獲勝。世界貿易組織裁決，中國要求一切在中國境內發行的以人民幣結算的支付卡都必須與中國銀聯合作並加放銀聯標誌的做法違反了《服務貿易總協定》有關規定，構成市場壟斷。同月，美國就中國對部分美國生產的汽車徵收反傾銷和反補貼稅一事向世貿組織提出申訴。
9月份，美國國務卿希拉里克林頓一年內第二次訪問北京。希拉里此行正值南中國海和中日釣魚島（日本稱尖閣列島）領土主權糾紛升溫之際，因此備受外界關注。但她原定與中國國家副主席習近平的會談被臨時取消引發外界對中國未來最高領導人健康問題的廣泛猜測。
同月，美國國防部長帕內塔對中國進行了回訪。訪華期間，帕內塔參觀了位於青島的中國北海艦隊，並登上一艘潛艇參觀。中國國防部長梁光烈向帕內塔明確表示，中國反對美國把釣魚島納入美日安保條約的做法。
10月份，美國總統大選進入最後衝刺階段。兩黨候選人都表示如果當選將對中國採取強硬姿態。共和黨總統候選人羅姆尼表示，他在上任的第一天就會把中國列為匯率操縱國，並可能對來自中國的商品徵收懲罰性關稅。奧巴馬也表示，他連任後將致力於讓中國遵守國際遊戲規則。最終奧巴馬成功連任。
11月，中國共產黨備受矚目的第十八次全國代表大會在北京召開，新一屆中央政治局委員、常委產生，習近平如料接替胡錦濤正式成為中國最高領導人。外界普遍認為，有鑒於習近平對美國的了解，他將為美中關係的向前發展打開新的局面。
12月，剛剛成為新一屆中央政治局常委委員的王岐山率團赴美參加年度美中商貿聯委會。這是奧巴馬贏得總統連任和中國完成最高領導層換屆以來美中雙方首次高層互動。王岐山要求美國停止對中國公司赴美投資的進行政治背景調查的做法，同時也承諾將加大保護知識產權力度。
在本年度美中商貿聯委會落幕不久，美國國會兩院通過2013財政年度《國防授權法案》，要求美國政府向台灣出售先進武器，並在中日因釣魚島／尖閣列島衝突時介入。中國外交部表示，對該法案有關涉華內容“嚴重關切和堅決反對。”
