Stubblety-Cook tävlade i fyra grenar vid olympiska sommarspelen 2020 i Tokyo. Han tog guld på 200 meter bröstsim med tiden 2.06,38, vilket var ett nytt olympiskt rekord. På 100 meter bröstsim slutade Stubblety-Cook på 24:e plats och blev utslagen i försöksheatet. Han var också en del av Australiens lag som tog brons på 4×100 meter mixed medley och som kom på femte plats på 4×100 meter medley.