Skrifaðu framhald fyrir þessa málsgrein - Á Ólympíuleikunum 2016 vann Sun 200 metra frjálsa hlaupið með tíma 1:44.65 og endaði 0.55 sekúndum á undan Chad le Clos sem var í öðru sæti. Þetta var fyrsta stóra titill Sun í þessum mótum og hann varð fyrsti kínverski íþróttamaðurinn til að vinna gullverðlaun í þessum mótum. Hann vann silfurverðlaun í 400 metra frjálsum stíli með tíma 3:41.68 og endaði 0.13 sekúndur á eftir Mack Horton frá Ástralíu. Sun endaði í 16. sæti í 1500 metra frjálsum hlaupi
, klukkustund er 15:01.97. Með gullverðlaunum sínum í 200 metra frjálsum riðli og 400 og 1500 metra frjálsum riðli frá Ólympíuleikunum 2012 varð Sun fyrsti sundmaðurinn í sögunni til að vinna gullverðlaun á Ólympíuleikunum í 200, 400 og 1500 metra frjálsum riðli.