Completa la següent frase: En els Jocs Olímpics d'estiu de 2016, Sun va guanyar els 200 metres d'estil lliure amb un temps de 1:44.65, acabant 0.55 segons per davant del segon finalista Chad le Clos. Va ser el primer gran títol internacional de Sun en aquest esdeveniment, i es va convertir en el primer atleta xinès en guanyar una medalla d'or en aquest esdeveniment. Va guanyar una medalla de plata en els 400 metres d'estil lliure amb un temps de 3:41.68, acabant 0.13 segons darrere de Mack Horton d'Austràlia. Sun va acabar 16è en les eliminatòries de la
1500 metres d'estil lliure, amb un temps de 15:01.97. Amb la seva medalla d'or en els 200 metres d'estil lliure i les seves medalles d'or en els 400 i 1500 metres d'estil lliure dels Jocs Olímpics d'estiu de 2012, Sun es va convertir en el primer nadador de la història en guanyar medalles d'or olímpiques en els 200, 400 i 1500 metres d'estil lliure.