Nell'estate 2002 cominciò la collaborazione con il suo agente Peter Carlisle, a cui Phelps espose il suo desiderio di cambiare lo sport del nuoto. Ai campionati estivi statunitensi di Fort Lauderdale, validi per la selezione ai Campionati mondiali di Barcellona 2003, ottenne il record del mondo nei 400 m misti, migliorando il proprio personale di oltre 22 secondi. Nella stessa occasione batté anche il record statunitense nei 100 m farfalla (a 7 centesimi dal record mondiale) e nei 200 m misti, divenendo il secondo atleta dopo Mark Spitz a detenere quattro record statunitensi.