El 29 de juliol, Johnson va capturar fàcilment el títol olímpic de 400 m amb un temps rècord olímpic de 43,49 segons, 0,92 segons per davant del medallista de plata Roger Black de Gran Bretanya. A la final dels 200 metres el 1 d'agost, Johnson va córrer els 100 metres d'obertura en 10,12 segons i va acabar la cursa en un temps rècord mundial de 19,32 segons, trencant per més de tres dècimes de segon el rècord anterior que havia establert en les proves olímpiques dels Estats Units, a la mateixa pista un mes abans - la major millora en un rècord mundial de 200 metres. Alguns comentaristes van comparar l'actuació amb el salt de longitud de Bob Beamon en els Jocs Olímpics d'estiu de 1968 a Ciutat de Mèxic. Durant la cursa, Johnson es va estirar un múscul de la seva cama, el que li va impedir guanyar la seva tercera medalla d'or dels Jocs Olímpics en el releu de 4 × 400 metres.
quan l'equip dels EUA va guanyar l'or fins i tot sense ell.