Sous la conduite de l'entraîneur des Hoosiers James Counsilman et de Sherman Chavoor, Mark Spitz enchaîne les records tout en restant humble. Il prépare sa revanche olympique en silence. Les Jeux à Munich commencent pourtant mal. Spitz a pris froid et il est sous antibiotiques. Malgré ce souci médical, il remporte sa première finale sur papillon en battant le record du monde. Il enchaîne ensuite titres olympiques et records du monde. Des douleurs dorsales sèment ensuite le trouble, et Mark Spitz pense même un temps renoncer au nage libre. Il est finalement au départ et remporte sept titres olympiques en signant autant de records du monde, exploit alors unique dans les annales du sport (son compatriote Michael Phelps a remporté 8 médailles d'or aux Jeux olympiques de Pékin en 2008). Il ne profite qu'une seule nuit de son triomphe à Munich. Fou de joie après l'une de ses victoires, il agite sa paire de chaussures au-dessus de la tête. Ce geste est interprété comme de la publicité sauvage, mais le Comité international olympique ne donne finalement pas de suite à cette affaire éclipsée par la prise d'otages du village olympique ; les épreuves de natation eurent lieu avant ce drame, ces disciplines ouvrant traditionnellement le calendrier olympique. De religion juive, Mark Spitz est alors mis sous la protection du FBI et rapatrié d'urgence aux États-Unis.