Nos Xogos Olímpicos de Verán de 2020 en Tokio, Xapón e pospuxidos para 2021 debido á pandemia COVID-19, Milák gañou a medalla de ouro nos 200 metros borboleta nun novo tempo récord olímpico de 1:51.25. Tamén gañou a medalla de prata nos 100 metros borboleta.
nun tempo de 49,68. O seu nado estableceu un novo récord europeo no evento e subiu no ranking global ao segundo nadador máis rápido no evento internacionalmente ata o momento, por detrás de Caeleb Dressel e por diante de Michael Phelps.