Un mes después, Sun compitió en los Juegos Nacionales de China 2013.
- ¿ Qué? Con el objetivo de convertirse en el primer hombre en ganar siete medallas de oro en un solo campeonato, agregó a su gama los 100 metros estilo libre, un evento típicamente reservado para los velocistas. Con los juegos en el mismo horario que los Juegos Olímpicos, compitió primero en los 400 metros estilo libre, ganando en 3:43.68<unk> más de un segundo por delante de Hao Yun. Al día siguiente, Sun ganó el relevo de estilo libre de 4 × 100 metros, nadando la pierna de ancla en 48.14 segundos. Siguió estas actuaciones al día siguiente estableciendo un nuevo récord asiático en los 200 metros estilo libre con un tiempo de 1:44.47, aproximadamente medio segundo más rápido que su tiempo en Londres. Al día siguiente, ganó el bronce en los 100 metros estilo libre, terminando con un tiempo de 48.94 segundos, su primera vez terminando por debajo de 49 segundos.