Su logro más notable fue su victoria en la segunda ronda de Wimbledon 2012 frente a Rafael Nadal.
Un mes más tarde obtuvo en el Torneo de Stuttgart, su primera victoria en un partido ATP contra Martin Fischer.
A través de estos éxitos Rosol subió por primera vez en el top 200 del ranking mundial.
Allí perdió su partido de primera ronda contra Ivo Karlović en sets corridos.
[2] La racha ganadora finalmente terminó en la tercera ronda, donde perdió en cuatro sets ante Juan Ignacio Chela.
Debido a su reciente éxito, se trasladó entonces, por primera vez en su carrera en el top 100 del ranking mundial.
Para los siguientes torneo de Gstaad y Kitzbühel Rosol fue por primera vez clasificado directamente para el cuadro principal.
Pero en dobles, fue capaz de pasar junto al eslovaco Filip Polášek sorprendentemente a la final.
Otra sorpresa consiguió dar en semifinales, derrotando con comodidad al segundo favorito del torneo, el francés Gilles Simon por 6-2 y 6-3.
Y por último para culminar una sorprendente semana derrotó en la final del torneo al español Guillermo García-López también cómodamente en dos sets 6-3, 6-2 para ganar así su primer título como singlista en la categoría ATP World Tour.
En su camino al título fue derrotando a jugadores como Michael Russell, Daniel Brands y Ryan Harrison.
Con Dimitrov cayó en semifinales del Masters de Roma (perdieron ante Robin Haase-Feliciano López).
Representando a la bicampeona República Checa en semifinales de Copa Davis ante Francia en Roland Garros, cayó ante Jo-Wilfried Tsonga en tres sets y Monfils en el quinto punto sin nada en juego.
Alcanzó la semifinal de dobles en Marsella (haciendo pareja con Dominic Thiem), perdiendo 10-4 ante Colin Fleming y Jonathan Marray en el súper tie-break.
Llegó a tercera ronda en el ATP World Tour Masters 1000 de Miami (perdiendo ante David Ferrer).
No pudo revalidar su título en Winston-Salem, tras caer en segunda ronda, ante precisamente su rival en la final el año anterior, Jerzy Janowicz.