赛中一直保持领先位置，最终以7分0秒26蝉联该项目金牌，这枚金牌既是美国队在该项目上获得的第17枚金牌，也是菲尔普斯获得的第21枚奥运金牌。曾在2015年喀山游泳世锦赛该项目上逆转美国队取胜的英国队派出史蒂芬·米恩、邓肯·斯科特、丹尼尔·华伦斯和詹姆斯·盖伊参加是次比赛，最终他们以7分3秒13的成绩打破全国纪录，并获得一枚银牌，其中负责最后一棒的盖伊游出了1分44秒85，帮助英国队由第三名升至第二名。由萩野公介、江原骑士、小堀勇气和第四次参加奥运的松田丈志组成的日本队在比赛中也表现不俗，第三棒结束后仅落