Neljäntenä päivänä Dressel sijoittui kakkoseksi -
100 metrin vapaasti 47.73 ja pääsi semifinaaliin. Seuraavana kilpailun aamuna hän ui 47.23: ssä puolifinaalissa ja nousi finaaliluokituksen toiseksi molemmissa puolifinaaleissa. Dressel voitti ensimmäisen yksilöllisen olympialaisen kultamitalinsa 100 metrin vapaastijuoksun finaalissa, jolloin hän teki 47,02 sekuntia, mikä on uusi olympialaiskorkeus. Dressel pääsi kuuden sadasosan sekunnin edelle australialaista Kyle Chalmersia, joka oli muuttuva olympialaismestari vuoden 2016 kesäolympialaisista, joissa Chalmers voitti kultamitalin ja Dressel pääsi kuudenneksi 100 metrin vapaasti.