Despois de sete anos fóra da natación competitiva, Torres comezou a adestrarse para unha volta olímpica en 1999 baixo a dirección do adestrador Richard Quick. Gañou cinco medallas nos Xogos Olímpicos de 2000 en Sydney, pero gardou o seu mellor para dous dos principais eventos de relevo do equipo olímpico feminino dos Estados Unidos. Ela nado a segunda etapa para o equipo feminino gañador dos Estados Unidos na final do relevo de estilo libre de 4×100 metros que incluía Amy Van Dyken, Courtney Shealy e Jenny Thompson. Torres gañou unha segunda medalla de ouro ao ancorar o equipo gañador dos Estados Unidos no relevo de 4×100 metros, xunto cos compañeiros de equipo B.J. Bedford, Megan Quann e Jenny Thompson na final. Individualmente, Torres tamén gañou medallas de bronce <unk> as súas primeiras medallas olímpicas en eventos individuais <unk> en cada un dos 50 metros estilo libre
, os 100 metros borboleta e os 100 metros estilo libre, empatando coa compañeira de equipo e rival Jenny Thompson no terceiro lugar no último evento. Aos 33 anos, Torres converteuse na muller máis vella en gañar unha medalla olímpica de natación. Foi o membro máis vello do equipo de natación olímpico dos Estados Unidos, pero gañou máis medallas (cinco) que calquera outro membro do equipo dos Estados Unidos.