V letných olympijských hrách v Tokiu v roku 2020, ktoré boli odložené na rok 2021 kvôli pandémii COVID-19, Milák získal zlatú medailu v behu na 200 metrov motýľ v novom olympijskom rekordnom čase 1:51.25. Získal aj striebornú medailu v 100 metre motýľ.
v čase 49,68. Jeho plávanie stanovilo nový európsky rekord v tejto udalosti a posunulo ho do globálneho rebríčka na druhého najrýchlejšieho plavca v tejto udalosti na medzinárodnej úrovni, za Caelebom Dresselom a pred Michaelom Phelpsom.