كَتَبَ تَمَامَ هَذِهِ الفقرة - في سباقه الثاني في 9 أغسطس، 200 متر الفراشة، أصبح أول سباح في التاريخ يصل لخمسة نهائيات في نفس السباق، بعد أن أنهى في المرتبة الخامسة في عام 2000، والمرتبة الأولى في عام 2004 و2008، والمرتبة الثانية في عام 2012. (فيديريكا بيليجريني ستكون ثاني سباحة تقوم بذلك في الاولمبياد 2020.) في ريو، فاز باللقب الذي خسر من تشاد لو كلوس قبل اربع سنوات في لندن، متغلب على ماساتو ساكاي ب 0.04 ثانية. فيلبس قال ان الفوز باللقب كان الهدف الرئيسي خلال عودته. المباراه الاوليه والنهايه لهذه المسابقة تم الترويج لها بشكل كبير كمباراه بين فيلبس و لو كلوس. العلاقة بين لو كلوس وفيلبس كانت طيبة في 2012-13 لكنها تدهورت في 2014 عندما عاد فيلبس من التقاعد واقترح ان زمن الفراشة الحالي بطيء. فِي غُرْفَةِ الْمُسَاقِبِينَ الْمُتَقَدِّمِينَ، قَاتَلَ لَوْسُ الظِّلَّ وَفِي الزَّاوِيَةِ فَارَقَ فَيْلَسُ الْعَيْنَ، وَجَعَلَ الْمِيمَ الْمُتَعَلِّقَ بِالْهِشَاجِ #PhelpsFace. حتى سيرة لو كلو في ويكيبيديا تم تخريبها بعد النهائي. بسن 31 عاماً، هذا الفوز جعل فيلبس ليس فقط اكبر بطل ذكري، بل اكبر بطل فردي في تاريخ السباحة الاولمبية، فانه حطم الارقام القياسية التي وضعها الدوق كاهاناموكو في 1920، و انجي دي برويين في 2004
على التوالي. كما اصبح فيلبس اول سباح يفوز بميداليات الذهب الفردية بفارق 12 سنة. كلاهما الرقم القياسي كسرته أنتوني إرفين بعد ثلاثة ايام.