Í sumarólympíuleikunum 2020 í Tókýó í Japan, sem var frestað til 2021 vegna COVID-19 heimsfaraldursins, vann Milák gullverðlaun í 200 metra fiðrildi með nýjum ólympíuskrá í 1:51.25. Hann vann einnig silfurverðlaun í 100 metra fiðrildi.
í tíma 49.68. Sundlaug hans setti nýtt Evrópu met í viðburðinum og færði hann upp í heimslistanum í annað hraðasta sundmann í viðburðinum á alþjóðavettvangi hingað til, á eftir Caeleb Dressel og fyrir Michael Phelps.