Després de set anys fora de la natació competitiva, Torres va començar a entrenar per a un retorn olímpic el 1999 sota la guia de l'entrenador Richard Quick. Va guanyar cinc medalles als Jocs Olímpics d'estiu de 2000 a Sydney, però va guardar el seu millor resultat per a dos dels principals esdeveniments de relleu de l'equip olímpic femení dels Estats Units. Va nedar la segona etapa per a l'equip femení guanyador dels Estats Units en la final del releu d'estile lliure de 4 × 100 metres que incloïa Amy Van Dyken, Courtney Shealy i Jenny Thompson. Torres va guanyar una segona medalla d'or per ancorar l'equip guanyador dels Estats Units en el releu de 4×100 metres, juntament amb els companys d'equip B.J. Bedford, Megan Quann i Jenny Thompson a la final. Individualment, Torres també va guanyar medalles de bronze <unk> les seves primeres medalles olímpiques en esdeveniments individuals <unk> en cadascun dels 50 metres d'estil lliure
, els 100 metres borboleta i els 100 metres estil lliure, empatant amb la seva companya i rival Jenny Thompson per al tercer lloc en l'última prova. Amb 33 anys, Torres es va convertir en la dona més gran a guanyar una medalla olímpica de natació. Va ser la membre més gran de l'equip de natació olímpic dels Estats Units, però va guanyar més medalles (cinc) que qualsevol altre membre de l'equip dels Estats Units.