Fire år senere, under sommer-OL 2000 i Sydney ble hun olympisk mester på 4 x 100 meter. Stafettlaget fra Bahamas vant foran Jamaica og USA. De andre på laget var Sevatheda Fynes, Chandra Sturrup og Debbie Ferguson. På 200 meter ble hun nummer to bak amerikanske Marion Jones. Men Jones har i ettertid innrømmet doping og har tilbakelevert gullmedaljen. 8. desember 2009 besluttet IOK at Davis-Thompson var gullmedaljevinner på 200 meter under sommer-OL 2000 i Sydney.