Två nya guld gjorde att simstjärnan totalt vann fem OS-guld under spelen i Tokyo, något bara fyra simmare gjort tidigare i OS-historien, bland annat Mark Spitz och Michael Phelps.
De avslutande gulden kom först på 50 meter fritt med tiden 21,07, närmast före fransmannen Bruno Fratus (21,57). Därefter, i lagkappen på 4x100 meter medley, bidrog han i högsta grad att USA kunde komma tillbaka och förbi Storbritannien. Väl i mål noterade USA världsrekordstiden 3.26,78, en förbättring av det gamla rekordet med en halv sekund, noterat vid VM 2009. Storbritannien slutade tvåa medan Italien tog hem bronset.