Í júní 2021 hlaut hún sæti til að vera fulltrúi Kanada á Ólympíuleikunum 2020 í Tókýó. Mac Neil keppti fyrst sem hluti af kanadísku liðinu í 4×100 m frjálsri stafettunni, í stað Ruck í úrslitakeppninni og synti 53.47 sekúndur til að hjálpa til við að taka silfurverðlaunin, fyrstu ólympíumennskuverðlaun Mac Neil. Daginn eftir keppti Mac Neil í úrslitakeppni í 100 metra fiðrildi.
Hann vann gullverðlaunin međ 0.05 sekúndum á milli Zhang Yufei frá Kína og setti nũtt einkamerki og bandarískt met í 55.59 sekúndum. Hún var fyrsti kanadíski gullverðlaunamaðurinn á leikunum í Tókýó 2020. Mac Neil notar gleraugu og hefur ekki tengiliði eða lyfseðilsvörn, þannig að hún getur ekki strax séð niðurstöður sínar og það tók hana nokkrar sekúndur að einbeita sér að niðurstöðum borð til að átta sig á að hún vann gull. Myndirnar einbeittu sér að því að hún blindaði augunum á úrslitaskránni og hún sagði eftir það "Ég var bara að reyna að blinda augunum og sjá hvar ég kom. Ég heyrđi nafn mitt kallađ svo ég vissi ađ ég hefđi gert eitthvađ gott". Síðasta keppni Mac Neil var 4 × 100 m samkeppnisstöng, þar sem hún skoraði 55,27 tíma í stönginni og kanadíska liðið vann bronsverðlaunin, þriðja Mac Neil á Ólympíuleikunum.