Í Ólympíuleikunum í Peking árið 2008 mætti Fraser-Pryce bandarísku þríeiningunni sem samanstóð af Torri Edwards, Muna Lee og Lauryn Williams sem vann í undanúrslitum, fjórðungi og hálfleik. Í 100 metra úrslitakeppni
, leiddi hún leiðina að Jamaican sveif á heiðursmerkinu, fylgt af Sherone Simpson og Kerron Stewart sem báðir settu 10.98 sekúndur fyrir silfur (ekki var veitt brons). Eftir að hafa náð árangri landsmannsins Usain Bolt frá kvöldið áður, varð hún fyrsta karibíska konan til að vinna 100 m gull á Ólympíuleikunum. Hún vann á tímanum 10,78 sekúndur sem var einnig í forsíðum dagblaða. Ekki aðeins var það 0,53 sekúndur betri en hún gerði á síðasta tímabili, heldur var það einnig næst hraðasta í Ólympíusögunni á þeim tíma, á eftir ólympíusögu Florence Griffith Joyner árið 1988. Í 4 × 100 m stafettinu hlaut Fraser-Pryce leiðandi fætur ásamt Stewart, Simpson og Campbell-Brown. Jamaíska liðið vann hitið og komst í úrslitin sem hraðasti liðsmaður. En þeir urðu fyrir vonbrigðum í úrslitakeppninni þegar þeir voru dæmdir úr keppninni vegna þess að þeir misstu að skipta um staf.