Крупные спортивные успехи пришли к Тоник Уильямс в 2004 году. Она начала сезон с бронзовой медали на 400-метровке на зимнем чемпионате мира в Будапеште, показав личный рекорд и уступив двум российским бегуньям — Наталье Назаровой и Олесе Красномовец. В июле этого года она победила на этапе Золотой лиги ИААФ знаменитую мексиканскую бегунью Ану Гевара. И, наконец, осенью 2004 года на Олимпийских играх в Афинах она в упорной борьбе завоевала олимпийское золото, опередив Ану Гевара и россиянку Наталью Антюх. Тоник Уильямс стала первым багамским спортсменом, победившим на Олимпиаде в индивидуальном старте, до этого единственная золотая медаль Багамских островов была завоёвана женским эстафетным квартетом 4×100 м на Играх 2000 года в Сиднее.