2012年伦敦奥运会上，孙杨以打破奥运纪录的成績获得400米自由泳冠军，此為中國在奥运會男子游泳的第1面金牌。并在2012年8月4日以打破世界纪录的成績获得1500米自由泳比赛冠军。2015年8月6日在2015年世界游泳锦标赛中，获得800米自由泳冠军，这也是他个人世锦赛800米的三连冠。2016年8月8日在2016年夏季奥林匹克运动会中，后程逆转勇获200米自由泳冠军，这是他个人在奥运会上获得的第3面金牌。2017年游泳世锦赛，在男子400米自由泳决赛中夺冠，成就世锦赛该项目三连冠。7月26日，以1分44秒39的成绩获得男子200米自由泳金牌，这也是他首枚世锦赛200米金牌。至此，孙杨也成为世界上首位在200、400、800、1500米中长距离上全部夺取过金牌的大满贯选手。