На Олимпийских играх 2008 года в Пекине, в составе команды Австралии установил мировой рекорд в эстафете 4×100 м вольным стилем со временем 47,24, завоевав при этом бронзу. Ален Бернар из Франции побил мировой рекорд, установленный "Салливаном" в эстафете, проплыв стометровку в индивидуальном полуфинале со временем 47.20. Через пять минут "Салливан" восстановил мировой рекорд во втором полуфинале с результатом 47.05. В финале "Салливан" выиграл серебряную медаль, уступив Бернару 0,11 с.