La Legione XII venne fondata da Caio Giulio Cesare nel 58 a.C., durante il suo primo proconsolato nelle Gallie, per aumentare gli effettivi assegnatigli da mandato senatorio. Decise di arruolare come legionari le popolazioni galliche romanizzate dell'attuale pianura padana, promettendo loro la futura cittadinanza romana al termine della ferma.

Nei suoi "Commentarii sulla guerra gallica" Cesare cita diversi episodi che hanno visto la Legione XII come protagonista: si ricorda, in particolare, di quando, circondata nel proprio accampamento da Galli, Belgi e Germani, resistette valorosamente per diverso tempo contro forze soverchianti. Quando i nemici colmarono il fossato attorno al campo per l'assalto finale all'accampamento, i legionari uscirono dalla porta principale a ranghi serrati per una sortita, riuscendo a sbaragliare e disperdere gli assalitori.

L'unità seguì Cesare attraverso la progressiva conquista delle Gallie, durante la Guerra Civile in Italia e partecipò alla vittoriosa e risolutiva battaglia di Farsalo nel 48 a.C. Alla morte di Cesare la legione passò sotto il comando di Antonio, combattendo nella battaglia di Azio del 31 a.C.

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Nel successivo periodo imperiale la legione - che nel frattempo aveva assunto la denominazione di "Fulminata" - fu stanziata in Oriente e si hanno notizie documentarie della sua presenza nelle più importanti campagne belliche, dove subì alterne vicende nell'arco dei secoli. L'evento più negativo della sua storia fu la perdita dell' "Aquila" (l'insegna che caratterizzava ogni unità militare) durante la rivolta giudaica nel 66-70 d.C.; viceversa la legione diede prova di grande coraggio nel 175 d.C., quando sedò la ribellione di C.Avidio Cassio e le fu così attribuito l'epiteto "Firma Constans" dall'imperatore Marco Aurelio.

Nel 193 d.C. la dodicesima rimase implicata nella guerra civile che contrappose Pescennio Nigro a Settimio Severo, sostenendo il proconsole di Siria Asellio Emiliano, partigiano di Nigro.

La Legione XII "Fulminata" è citata anche dai Martirologi Cristiani: durante la persecuzione di Valeriano nel 259 d.C., un centurione venne messo a morte e successivamente proclamato santo; sessantadue anni più tardi, quando Licinio iniziò una persecuzione ancora più feroce, quaranta legionari rifiutarono di partecipare al massacro dei cristiani e, puniti con la morte, sono ancora oggi ricordati nelle chiese cattoliche ortodosse come i "Quaranta Martiri di Sebaste".

Le ultime cronache riguardanti la Legione XII "Fulminata" si trovano nella "Notitia Dignitatum" del V secolo.
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Tra i più significativi reperti riguardanti la Legione XII si segnala il ritrovamento di una lapide - avvenuto nella seconda metà del secolo scorso a Baku, in Azerbaigian - riportante la seguente iscrizione:

IMP. DOMITIANO CAESARE AVG. GERMANICO
LVCIVS IVLIVS MAXIMVS
LEGIONIS XII FVL.