Dwa lata później podczas igrzysk olimpijskich w Tokio wraz z Allison Schmitt, Katie McLaughlin i Katie Ledecky wywalczyła srebro w sztafecie 4 × 200 m stylem dowolnym. Reprezentantki Stanów Zjednoczonych ustanowiły również nowy rekord obu Ameryk (7:40,73). W konkurencji 400 m stylem dowolnym Madden zajęła siódme miejsce z czasem 4:06,81.