A következő mondatot töltse ki: A 2012. évi nyári olimpiai játékokon Sun a 400 méteres és
1500 méter szabadúszó, valamint a 200 méter szabadúszó versenyző. Az első versenyen, a 400 méteres szabadúszásban, aranyérmet nyert 3:40.14-es idővel, megdöntve Ian Thorpe korábbi olimpiai rekordját, és az első kínai férfi úszóvá vált, aki aranyérmet nyert az olimpián. Az idője a harmadik leggyorsabb volt a történelemben, 0,07 másodperccel a világrekordtól, és új ázsiai rekordot állított fel. Egy nap gyógyulása után Sun 200 méteres szabad stílusban versenyzett. Ezüstérmet nyert a döntőben, és megegyezett Park Tae-hwannal 1:44.93 idővel, új nemzeti rekordot. A következő napon Sun úszott a horgony lábát a 4 × 200 méteres szabadstílusú sztafet, hogy segítsen a kínai csapatnak bronzérmet nyerni, Kína első olimpiai érmét a férfi sztafet versenyen.