Pari gbolohun yii: Fun Awọn ere Olimpiiki Igba Irẹdanu Ewe 2012, Sun ni a kà si ayanfẹ ni mita 400 ati
1500 mita freestyle, bakanna bi oludije ninu 200 mita freestyle. Nínú ìdíje rẹ̀ àkọ́kọ́, 400 metres freestyle, ó gba àmì ẹ̀yẹ góòlù pẹ̀lú àkókò 3:40.14, ó sì fọ́ àkọsílẹ̀ Òlíńpíìkì tí Ian Thorpe ti ní tẹ́lẹ̀, ó sì di akọrin China àkọ́kọ́ tó gba àmì ẹ̀yẹ góòlù ní Òlíńpíìkì. Akoko rẹ tun jẹ kẹta ti o yara julọ ninu itan-akọọlẹ, 0.07 aaya kuro ni igbasilẹ agbaye, ati ṣeto igbasilẹ Asia tuntun. Lẹ́yìn ọjọ́ kan tí ó ti gba ara rẹ̀ padà, Sun kópa nínú ìdíje 200m freestyle. Ó gba àmì ẹ̀yẹ fàdákà nínú ìdíje náà, ó sì bá Park Tae-hwan dọ́gba pẹ̀lú àkókò 1:44.93, èyí tí ó jẹ́ àkọsílẹ̀ orílẹ̀-èdè tuntun. Ni ọjọ keji, Sun nrin ni ẹsẹ iduro ni 4 × 200 mita freestyle relay lati ṣe iranlọwọ fun ẹgbẹ China lati ṣẹgun idẹ, ami ẹyẹ Olimpiiki akọkọ ti China ni iṣẹlẹ relay ọkunrin kan.