Í sumarólympíuleikunum 2008 í Peking í Kína vann Peirsol gullverðlaun í 100 metra bakhlaupi og í 4×100 metra hlé.
Ég veit ūađ ekki. Hann vann einnig silfur í 200 metra bakhlaupi. Í sínu fyrsta móti, 100 metra bakhlaupi, var Peirsol í miklu uppáhaldi fyrir gull, þar sem hann var heimsmethafa og varandi Ólympíumeistari. Í úrslitakeppninni í 100 metra bakhlaupi synti Peirsol í braut tvö, eftir að hafa verið í fimmta sæti í undanúrslitunum. Á fyrstu 50 metrunum í 100 metra lokakeppninni var Peirsol í öðru sæti á eftir Liam Tancock, sem tók það út í 25.11. Peirsol var 0,54 sek á eftir Tancock í beygjunni. En eftir snúninginn náði Peirsol Tancock, sem varð í sjötta sæti, og vann gull. Síðasti tími Peirsol, 52,54, var nýtt heimsmet og bætti fyrri met hans, 52,89, sem hann setti í síðasta mánuði. Eftir hlaupið sagði Peirsol: "Ég er örlítið spenntur, örlítið léttir, algjörlega upptekinn". Í öðru mótinu, 200 metra bakhlaupi, varð Peirsol annar eftir Ryan Lochte 1:54.33 til 1:53.94. Með því að vinna gull, Lochte braut heimsmet jafntefli hann og Peirsol deilt í 200 metra bakslag. Í síðasta keppni sinni, 4 × 100 metra samkeppnisstöðvunni, sameinaðist Peirsol með Brendan Hansen, Michael Phelps og Jason Lezak til að vinna gull í heimsmettími 3: 29.34, og lækkaði gamla markið 3: 30.68 sem var sett fyrir fjórum árum í Aþenu.