Elle est la seule athlète française à être triple championne olympique : en 1992 aux Jeux de Barcelone sur  et deux fois aux Jeux d'Atlanta en 1996 sur  et . Elle est également la deuxième à avoir réalisé le doublé aux Jeux olympiques sur (la première étant l'Américaine Valerie Brisco-Hooks), et la première athlète, hommes et femmes confondus, à avoir remporté, lors de deux Jeux olympiques consécutifs, le titre sur . Le temps qu'elle a signé en finale à Atlanta 1996, est encore à ce jour la quatrième meilleure performance de tous les temps et durant , le seul temps réalisé à moins d'une seconde du record du monde de Marita Koch ( en 1985), ainsi que le record olympique sur le tour de piste. Marie-José Pérec est également double championne du monde du , à Tokyo en 1991 et à Göteborg en 1995.