Podczas mistrzostw świata w Budapeszcie zdobył siedem złotych medali, czym wyrównał osiągnięcie Michaela Phelpsa sprzed dziesięciu lat. Pierwszego dnia mistrzostw Dressel płynął w zwycięskiej sztafecie męskiej 4 × 100 m stylem dowolnym i na jej pierwszej zmianie czasem 47,26 ustanowił nowy rekord swojego kraju na dystansie 100 m kraulem. Kilkadziesiąt minut wcześniej, w półfinale 50 m stylem motylkowym uzyskał wynik 22,76 i pobił rekord Stanów Zjednoczonych. W finale tej konkurencji zajął czwarte miejsce (22,89). Następne złoto wywalczył w sztafecie mieszanej 4 × 100 m stylem zmiennym, która ustanowiła nowy rekord świata. Swój trzeci medal zdobył na dystansie 100 m stylem dowolnym, poprawiając własny rekord Stanów Zjednoczonych czasem 47,17. 29 lipca jako pierwszy pływak w historii mistrzostw zwyciężył jednego dnia w trzech konkurencjach. Dressel okazał się najlepszy na 50 m kraulem, 100 m stylem motylkowym i w sztafecie mieszanej 4 × 100 m stylem dowolnym. Na 50 m kraulem poprawił rekord swojego kraju, uzyskawszy czas 21,15, podczas gdy w konkurencji 100 m stylem motylkowym osiągnął drugi wynik w historii (49,86), słabszy od rekordu globu o zaledwie 0,04 s. W sztafecie mieszanej 4 × 100 m stylem dowolnym wraz z Nathanem Adrianem, Mallory Comerford i Simone Manuel pobił rekord świata. Swój ostatni złoty medal na tych mistrzostwach Dressel zdobył w sztafecie 4 × 100 m stylem zmiennym mężczyzn, a na swojej zmianie, w stylu motylkowym, uzyskał międzyczas 49,76.