Zlatima iz Atene 2004., Pekinga 2008. i Londona 2012. pridodao je i ono iz Rija 2016. uvjerljivim nastupom u finalu u kojem je slavio s vremenom 1:54.66 minuta, što je za samo pola sekunde sporije od njegova najboljeg vremena u toj disciplini koje je plivao prije pet godina u Šangaju.
Za Phelpsa je ovo ukupno 26. olimpijska medalja, a 22. zlato. U Riju je stigao do četvrtog zlata, bio je najbolji i na 200 metara leptir, te je bio članom američkih štafeta na 4x100m i 4x200m slobodno.
Ključnom se pokazala dionica prsnim stilom u koju je Phelps ušao poravnat sa sunarodnjakom Ryanom Lochteom i Brazilcem Thiagom Pereirom, ali je nakon nje imao više od sekunde prednosti, a svoju je prednost u posljednjih 50 metara slobodnim stilom samo povećavao. Lochte i Pereira "platili" su žestog tempo s početka utrke i pali na peto, odnosno sedmo mjesto u cilju.
Srebro je osvojio Japanac Kosuke Hagino sa 1.95 sekundi iza Phelpsa, a broncu Kinez Wang Shun sa 2.39 sekundi iza Amerikanca.
Amerikanac Ryan Murphy pokazao se kao najbolji plivač leđnim stilom u Riju, zlato sa 100 metara pridodao je i ono na dvostruko dužoj dionici. U izjednačenoj utrci Murphy (1:53.62) je na kraju za 34 stotinke uspio pobijediti svjetskog prvaka Australca Mitcha Larkina (1:53.96) i za 35 stotinki Rusa Jevgenija Rilova (1:53.97) koji su osvojili srebro i broncu.
Veliko iznenađenje dogodilo se u utrci na 100 metara slobodno za plivačice gdje su prvo mjesto podijelile 20-godišnja Amerikanka Simone Manuel i 16-godišnja Kanađanka Penny Oleksiak. Njih dvije su plivale vrijeme novog olimpijskog rekorda od 52.70 sekundi, 29 stotinki brže od brončane Šveđanke Sarah Sjostrom dok su podbacile sestre iz Australije Bronte i Cate Campbell. Svjetska rekorderka Bronte je završila kao četvrta sa 53.04, a Cate, koja je u polufinalu plivala olimpijski rekord od 52.71, šesta sa 53.24. Između njih uvrstila se braniteljica naslova iz Londona Nizozemka Ranomi Kromowidjojo sa 53.08.
Za Manuel i Oleksiak ovo je druga medalja u Riju, a za Sjostrom već treća. Amerikanka ima srebro iz štafete 4x100m slobodno, Kanađanka srebro sa 100m leptir, a Sjostrom zlato sa 100m leptir i srebro sa 200m slobodno.
U utrci na 200 metara prsno najbrža je bila 27-godišnja Japanka Rie Kanteo s vremenom 2:20.30. Srebro je osvojila kontroverzna Ruskinja Julija Jefimova sa 2:21.97, što joj je drugo srebro u Riju, jer je bila druga i na 100m prsno, a broncu Kineskinja Shi Jinglin sa 2:22.28.
