Täytä seuraava lause: 2016 kesäolympialaisissa Sun voitti 200 metrin vapaan tyylin 1:44.65:n ajan, päätyessään 0.55 sekuntia edellä toiseksi sijoituneesta Chad le Closista. Se oli Sunin ensimmäinen kansainvälinen mestaruus ja hänestä tuli ensimmäinen kiinalainen urheilija, joka voitti kultamitalin tässä kilpailussa. Hän voitti hopeamitalin 400 metrin vapaastijuoksussa 3:41.68:lla, lopettamalla 0.13 sekuntia australialaisen Mack Hortonin jälkeen. Sun sijoittui 16.
1500 metrin vapaasti, kello 15:01.97. Sun voitti 200 metrin vapaata tyyliä ja 400 ja 1500 metrin vapaata tyyliä olympialaisissa 2012 ja tuli historian ensimmäiseksi uimari, joka voitti olympialaisten kultamitalin 200, 400 ja 1500 metrin vapaata tyyliä.