Tại Thế vận hội Mùa hè 2016, Phelps đã giành 5 huy chương vàng ở các nội dung bơi bướm 200m, 2 huy chương bơi tự do đồng đội, 200m bơi hỗn hợp cá nhân, 1 huy chương vàng tiếp sức hỗn hợp và 1 huy chương bạc ở nội dung bơi bướm 100m.